Евгений Айсберг - Транзистор?.. Это очень просто!

Незнайкин. — Я полагаю, что с полученными мною знаниями в области низких частот смогу теперь рассчитать все элементы усилителей на транзисторах.

Любознайкин. — Я всегда восхищался твоей скромностью…

Н. — Не иронизируй. В этой области все просто и ясно. Если речь зайдет о трансформаторной связи, то я рассчитаю отношение чисел витков, дающее наилучшее согласование каскадов. И поверь мне, извлечение квадратного корня меня не испугает… Если же встанет вопрос о резистивно-емкостной связи, то разве не ты научил меня определять нагрузочную 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. — И тем не менее дело выглядит достаточно просто, когда прибегают к помощи семейства характеристик и нагрузочной прямой (рис. 98).

Рис. 98. На графике видно, как ток коллектора изменяется под воздействием приложенного на вход сигнала. Последний имеет максимально допустимую амплитуду.

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 у 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 А и Б . В этом случае максимальная амплитуда входного сигнала будет РА или РБ или, вернее, разница между соответствующими значениями тока I б или напряжения U б . На моем рисунке эта амплитуда 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 полностью удовлетворен работой своего транзистора.

Н. — 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 P' (рис. 99). В результате потребление энергии сократилось бы и мы сэкономили бы на батареях, которые обходятся довольно дорого.

Рис. 99. Когда амплитуда сигнала снижается, выгоднее переместить рабочую точку из Рв Р'.

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

Л. — Стремление избежать расточительства похвально. Поэтому я охотно укажу тебе соответствующие средства. Чтобы твоя рабочая точка могла переходить с одной нагрузочной прямой на другую, надо изменять напряжение смещения [19] 20 Название «планарный» происходит от английского слова plane — плоский. — Прим. перев . . Оно должно повышаться с амплитудой сигнала, и это должен делать сам сигнал.