Электроника шаг за шагом [Практическая энциклопедия юного радиолюбителя]

Но величина вносимого сопротивления зависит не только от R_н, она еще зависит от коэффициента трансформации n, от соотношения числа витков в первичной и вторичной обмотке (Р-106;4,5,6). Причем зависит очень сильно — коэффициент трансформации дважды влияет на величину R_вн. Первый раз, когда из первичной обмотки во вторичную наводится ток I₂, и второй раз, когда обратно из вторичной обмотки в первичную наводится ток I'₁. Поэтому R_вн зависит от квадрата коэффициента трансформации n: увеличьте его в два раза, и вносимое сопротивление возрастет в четыре, увеличьте n в 5 раз и R_вн возрастет в 25 раз (Р-106;4).

И еще: повышающий напряжение трансформатор как бы понижает сопротивление нагрузки при пересчете его в первичную цепь, а понижающий трансформатор, наоборот, увеличивает R_вн по сравнению с R_н. Это настолько важный вывод, что изложим его еще раз несколько иными словами: если на пути от генератора к нагрузке напряжение понижается, то есть если нагрузка включена через понижающий трансформатор, то R_вн будет больше, чем R_н. А если трансформатор повышающий, то R_вн меньше, чем R_н. И наконец, если коэффициент трансформации равен единице, то R_вн будет таким же, как и R_н.

Как видите, трансформатор открывает большие возможности для согласования генератора с нагрузкой — достаточно подобрать коэффициент трансформации, и в цепь генератора фактически будет включено такое вносимое сопротивление, какое требуется, например, для оптимального согласования.

А теперь настал момент рассказать о том, как добиваются согласования, не приспосабливая то, что есть, к тому, что есть, а активно изменяя неизменяемые, казалось бы, характеристики — входное и выходное сопротивление транзистора.

Т-190. У схем с общим эмиттером (ОЭ), с общей базой (ОБ) и общим коллектором (ОК) сильно различаются входные и выходные сопротивления и основные усилительные характеристики. Рассказ этот можно было бы озаглавить «2 + 2 = 3». Такое странное равенство должно привлечь внимание к задаче, которую приходится решать при включении транзистора или лампы в усилительный каскад. Дело в том, что у транзистора всего три вывода — эмиттер, база, коллектор (у лампы, соответственно, катод, сетка, анод), а подключить к нему нужно четыре провода — два от источника сигнала, например от микрофона, и два от нагрузки, например от громкоговорителя (Р-107;1).

Подключить четыре провода к трем (2 + 2 = 3) можно только так: один из выводов транзистора должен быть общим и для входной цепи, и для выходной, то есть и для источника сигнала, и для нагрузки. В принципе общим может быть любой из выводов, а значит, возможны три разные схемы — с общим эмиттером (ОЭ), с общей базой (ОБ) и с общим коллектором (ОК). В ламповых усилителях это, соответственно, схемы с общим катодом, общей сеткой и общим анодом. На Р-107;1,2,3,4 вы видите схемы ОЭ, ОБ и ОК в предельно упрощенном виде.

Р-107

Из всех трех схем нам знакома одна — схема ОЭ (Р-93). Известно, что она усиливает ток в В раз, а также усиливает Напряжение, так как напряжение на нагрузке может быть больше, чем напряжение на входе транзистора, на участке эмиттер — база. Для маломощных транзисторов усиление мощности в схеме ОЭ составляет несколько тысяч. Схема ОЭ усиливает мощность во много раз больше, чем две другие, и это одна из причин ее популярности.

Теперь о входном сопротивлении R_вх и выходном R_вых. И входная цепь транзистора, и особенно выходная оказывают разное сопротивление постоянному и переменному току. Лучше всего это видно на примере коллекторной цепи открытого транзистора (Р-107;5). В реальном случае при напряжении на коллекторе 0,5 В через транзистор идет постоянный ток до 50 мА, для постоянного тока сопротивление коллекторной цепи 10 Ом. Но если мы попробуем менять напряжение и следить за изменением тока, то получим иную цифру — коллекторный ток очень мало меняется при изменении напряжения на коллекторе. Если напряжение U_к увеличить от 0,5 В до 10,5 В, то есть на 10 В, ток увеличится всего на 1 мА. Так менялся бы ток, если бы в цепи было включено сопротивление 10 кОм, и именно такое сопротивление оказывает транзистор меняющемуся коллекторному току, его переменной составляющей. А поскольку продукция транзистора, которую он должен передать дальше, не постоянный ток, а переменный, то можно считать, что эта последняя величина и есть выходное сопротивление транзистора R_вых. Именно его нужно согласовывать с последующим каскадом.