Главная Промышленная автоматика.

прямую? я так проведу ее, что, будучи касательной к гиперболе допустимой мощности, она позволит иметь наибольшую амплитуду сигналов на выходе, потому что рабочая точка будет находиться посередине

Л. - Рискуя тебя огорчить, я должен сказать, что дело обстоит не так уж просто. На первый взгляд ты прав, но при расчете усилителей нужно также учитывать и имеющуюся на входе мощность, полосу усиливаемых частот, роль обратной связи, допустимый коэффициент искажений и еще массу других обстоятельств.

Н. -Довольно забрасывать меня этими требованиями. Я признаюсь, что согрешил от избытка наивной гордости. И тем ие менее дело выглядит достаточно просто, когда прибегают к помощи семейства характеристик и нагрузочной прямой (рис. 97). Наш входной сигнал (сигналом можно считать как напряжение, так и ток) имеет право занимать часть нагрузочной прямой, ограниченную двумя точками: с одной стороны точкой А, где начинается изгиб характеристик, а с другой - точкой Б, в которой ток базы приближается к нулю.

Л. - Что, как ты знаешь, является причиной нелинейных искажений.

Н. - Бесспорно. Поэтому рабочую точку Р нужно выбрать на равном удалении от точек Л и £. В этом случае максимальная амплитуда входного сигнала будет РА или РБ или, вернее, разница между соответствующими значениями тока /б или напряжения Ut. На моем рисунке эта ампЛитуда имеет величину порядка 275 мв. Она изменяет ток коллектора от 7 до 57 ма при среднем значении тока 32 ма, т. е. с амплитудой 25 ма.

Л. - Чудесно, Незнайкин. Надеюсь, что ты полиостью удовлетворен работой своего транзистора.

Долой растЪчительство!

и. - Не совсем. Насколько все идет хорошо при большом сигнале, настолько же я прихожу в отчаяние от непомерного расхода энергии при слабых сигналах или в отсутствие усиливаемого сигнала Какова бы ни была амплитуда, потребление тока всегда одинаково - оно соответствует точке Р. А ведь для слабых сигналов рабочую точку можно было переместить ниже на другую нагрузочную прямую, соответствующую меньшим токам, например в точку Р (рис. 98). В результате потребление энергии сократилось бы и мы сэкономили бы на батареях, которые обходятся достаточно дорого.

Л. - Ты хочешь разорить выпускающие их фирмы

Н. - Нет, но я считаю, что, слушая симфонию, нерационально затрачивать во время пианиссимо такую же мощность, какую требуют моменты

57ма


JSOmo



ЮОмв

I Напряжение метду иа/тлекМарам и эмиттером


Рис. 98. Когда амплитуда сигналов снижается, выгоднее переместить рабочую точку из Р в Р.





игры всего оркестра. Однако я не внжу, каким способом можно было бы заставить рабочую точку перемещаться на нижнюю нагрузочную прямую, чтобы затрачивать то.чько мощность, строго необходимую для воспроизведения без искажений сигналов разной величины.

Л. - Стремление избежать расточительства похвально. Поэтому i охотно укажу тебе соответствующие средства. Чтобы твоя рабочая точко могла переходить с одной нагрузочной прямой на другую, надо изменять напряжение смещения Оно должно повышаться с амплитудой сигнала, и это должен делать сам сигнал,

Н. - Как? Ведь сигнал это переменный ток, а смещение - постоянный.

Л.- Ты знаешь превосходное средство для превращения переменного тока в постоянный: это выпрямитель. Именно его и применяют, чтобы получить переменное смещение.

Рис. 99. Выходной каскад с плавающей точкой смещения. Цепь автоматической регулировки смещения, обозначенная жирными линиями, прн увеличении амплитуды сигналов позволяет повысить напряжение смешения.


Вот практическая схема усилителя с «плавающей» рабочей точкой (рис, 99). Ты видишь, что усиленные сигналы, снимаемые с дополнительной обмотки на выходном трансформаторе, выпрямляются с помощью полупроводникового диода Д; они создают на выводах сопротивления R\ падение напряжения, которое делает точку X более или менее отрицательной. Конденсатор С сглаживает пульсации выпрямленного напряжения, так что его величина соответствует среднему значению усиливаемого сигнала.

Н. - Да, это напоминает мне систему АРУ. Там мы тоже встречали конденсатор, который вместе с сопротивлением придавал системе АРУ инерционность подобно маховику-регулятору.

Л. - Сравнение весьма удачное, хотя наше устройство напоминает не Столько обычную АРУ, сколько АРУ, работающую «наизнанку». Здесь тоже амплитудные изменения усиленных напряжений выпрямляются, после чего используются для управления смещением на входе. Действительно, напряжение точки X прикладывается к общей точке сопротивлений R2 н Rs, которые соединяют базу с отрицательным полюсом источника питания. Правильный выбор значений трех сопротивлений позволяет сделать смещение пропорциональным амплитуде сигналов. Таким образом, база становится здесь тем более отрицательной, чем сильнее сигналы. Но в отличие от знакомой тебе АРУ в ламповых приемниках, увеличение отрицательного смещения в цепи базы транзистора структуры р-п-р не запирает его, а еще более открывает, увеличивая токи базы и коллектора.

Да здравствует режим в!


Н. - Твоя схема с плавающей точкой смещения мне очень нравится. Когда я буду собирать свой приемник на транзисторах, то непременно поставлю на выходе прекрасный двухтактный каскад с этим устройством, чаюшим скользящее напряжение смещения.

Л. - В двухтактной схеме, мой дорогой Незнайкин, можно сделать лучше: ты можешь приложить там постоянное смещение, достаточно малое, чтобы в состоянии покоя ток был почти равен нулю.

Изменяя смещение, мы сдвигаем нагрузочную прямую параллельно ей самой. Она сохраняет свой наклон, соответствующий данному сопротнвлекню нагрузки. Сопротивление коллекторной цепн постоянному току мало (это сопротивление провода первичной обмотки выходного трансформатора), так что среднее напряжение fV на коллекторе ие зависит от смещения. Таким образом, рабочая точка может переместиться нз точки Р в точку Р, скользя по вертикальной линии.



Н. - Не хочешь ли ты этим самым сказать об усилении в режиме В? В ламповых схемах это соответствует работе на нижнем изгибе анодно-сеточной характеристики.

Л. - Да, как раз о режиме В я и хотел поговорить с тобой. Ты дол-:кен выбрать для точки Р место, соответствующее очень небольшому, ьо пе нулевому значению коллекторного тока, так как если ты уйдешь слишком далеко, слабые сигналы окажутся на нелинейной части характеристики (рис. 100).

Н. - Я вижу, что здесь полупериоды, которые повышают напряжение базы, вызывают значительное увеличение коллекторного тока, тогда как по.чупериоды с обратным направлением лишь незначительно изменяют его величину. В результате мы имеем чудовищные искажения.

Л.- Они не позволили бы применять один транзистор в режиме В. Но если ты поставишь два транзистора по двухтактной схеме, то равномерно распределишь между ними работу: один возьмет на себя положительные полупериоды, а другой отрицательные. Благодаря симметричности схемы искажения, вносимые каждым транзистором, нейтрализуются искажениями другого транзистора.



j Напрятение MBHidy I наллектаром i и эмиттером

Рис. 100. В режиме В рабочая точка переносится ближе к нижнему концу нагру.зочной прямой, что позволяет прилагать сигналы с амплитудой, вдвое большей, чем в режиме А. Форма коллекторного тока, как это показано, сильно искажена.



Н. - Одним словом, такой усилитель в режиме В напоминает «грушу», которую два боксера одновременно используют для тренировки: стоя по обе стороны, они наносят по ней удары, которые поочередно отклоняют ее то вправо, то влево.

Л. - Все это верно, и вдвоем они сильнее раскачают ее, чем это мог бы сделать один боксер.

Н. - Действительно, рабочая точка находится ближе к одному концу нагрузочной прямой, и для входного сигнала мы располагаем пространством вдвое большим, чем в режиме А, где рабочая точка находится на середине нагрузочной прямой.

Л. - Как ты видишь, режим В допускает амплитуды вдвое большие, чем режим А. Расход тока, очень небольшой в отсутствие сигнала, возрастает пропорционально амплитуде сигналов. И я еще не сказал тебе, что режим В позволяет свободно превысить ограничения, наложенные гиперболой допустимой мощности.

Н. -Хочешь ли ты этим сказать, что нагрузочная прямая может пройти за пределами этой кривой?

л. - Совершенно правильно, и без опасности для транзистора, так как рассеиваемая им мощность лишь в отдельные моменты будет превы-






0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 [29] 30 31 32 33 34 35 36

0.0038