Электроника шаг за шагом [Практическая энциклопедия юного радиолюбителя]

Т-148. Меняющийся коллекторный ток создает на нагрузке меняющееся напряжение. Коллекторный ток, по сути дела, есть сумма переменной составляющей I_к~ и постоянной I_к~, которая при отсутствии сигнала равна току покоя I_пок (Р-87). Ток покоя появился в коллекторной цепи под действием постоянного смещения на базе U_см, а переменная составляющая I_к~ — под действием орудующего на базе сигнала U_сиг. В случае необходимости переменную составляющую коллекторного тока, точнее, часть ее I'_к~ можно отделить, ответвить в сторону с помощью простейшего RC-фильтра (Т-79) и получить таким образом усиленный сигнал U_вых в чистом виде.

Но это все будет потом (Т-155, Т-158), а пока придется признать, что если коллекторный ток I_к есть сумма постоянной и переменной составляющих, то и напряжение на нагрузке U_н тоже можно рассматривать как сумму постоянного и переменного напряжения — U_н = U_н + U_н~— Напряжение на нагрузке по пятам следует за всеми изменениями коллекторного тока: ток увеличивается — и оно растет, ток уменьшается — и оно падает. И одновременно с изменением напряжения U_н на нагрузке меняется и напряжение U_к на самом коллекторе, точнее, между коллектором и эмиттером.

Т-149. При включенной нагрузке в момент наибольшего коллекторного тока напряжение на коллекторе минимально. Все напряжение питания U_пит распределяется между нагрузкой R_н и самим транзистором. И чем большая часть этого напряжения остается на нагрузке, тем меньше достается коллектору. Поэтому при максимальном коллекторном токе, при котором напряжение на нагрузке самое большое, на коллекторе остается минимальное напряжение. Об этом можно сказать еще и так: сопротивление нагрузки R_н и сопротивление коллекторной цепи транзистора R_кэ (это в основном сопротивление коллекторного рn-перехода) образуют делитель напряжения (Т-40), на котором распределяется все напряжение U_пит. Усиливаемый сигнал, действуя с командного пункта, с базы, меняет сопротивление коллекторного pn-перехода, а значит, меняет соотношение сопротивлений в делителе R_нR_кэ, меняет распределение напряжений на нем. В сумме эти напряжения всегда равны U_пит, поэтому, если уменьшается сопротивление R_кэ и вместе с ним U_к, то одновременно на столько же вольт возрастает U_н.

Напряжения U_н и U_к меняются противофазно: когда напряжение на нагрузке растет, напряжение на коллекторе падает, и наибольшему коллекторному току соответствует наименьшее коллекторное напряжение.

Вспомним (в который раз!), что мощность — это произведение тока на напряжение, и отсюда сделаем вывод, что мощность усиленного сигнала на нагрузке транзистора Р_н~ = I_к~∙ U_н~. Добиваясь от транзисторного усилителя большой выходной мощности, мы, к сожалению, никак не можем влиять на переменную составляющую коллекторного тока I_к. она зависит от того, что дает источник сигнала, и от того, во сколько раз базовый ток усиливается в транзисторе (В). А вот второй сомножитель выходной мощности — переменное напряжение на нагрузке (U_н~ — целиком в наших руках.

Человек, который всегда помнит закон Ома, пользуясь формулой U = I∙R, сумеет повысить U_н~ простейшим способом — нужно лишь увеличить сопротивление нагрузки R_н. Но конечно, делать это, как и вообще все на свете, можно лишь до определенного предела. Пытаясь выяснить, что именно и в какой степени ограничивает сопротивление нагрузки, мы входим в область конструирования и налаживания практических схем транзисторных усилителей. Но прежде чем сделать первый шаг в эту огромную и интересную область, несколько слов об основных типах транзисторов и некоторых их параметрах.

Т-150. Важные параметры транзисторов: допустимые токи, напряжения, мощности, усиление по току В, неуправляемый ток коллектора I_ко, граничная частота f_гр. Допустимые параметры для данного типа транзисторов — предельно допустимый коллекторный ток I_к.доп, допустимые напряжения между коллектором и эмиттером U_кэ.доп и между базой и эмиттером U_{бэ. доп}, допустимая мощность в коллекторной цепи Р_{к. доп}— приводятся в справочных таблицах (С-15) и имеют тот же смысл, что и любые допустимые параметры — их ни в коем случае нельзя превышать. Если, например, к входной цепи транзистора П606 к участку база — эмиттер подвести напряжение более 0,5 В, то может произойти электрический пробой, разрушение эмиттерного рn-перехода (пример подобран не случайно — из мощных транзисторов П606 один из самых «слабых», у него U_бэ.доп меньше, чем у большинства других приборов этого класса; С-15). Точно так же можно вывести из строя коллекторный рn-переход транзистора, превысив напряжение на коллекторе. Например, напряжение питания, которое подводится к транзистору П39, не может быть больше 10 В.