Транзисторы

Рис. 115.Частота автоколебаний определяется параметрами электрической цепи, в частности индуктивностью и емкостью контура.

Трехточечные схемы получили такое название потому, что в них транзистор подключается к контуру в трех точках и напряжение U_ос обратной связи снимается с некоторой части самого контура. В индуктивной трехточечной схеме U_ос снимается с части катушки L_к, а в емкостной схеме — с конденсатора С''_к, который вместе с С'_к входит в контур. Общая емкость контура в этом случае определяется двумя последовательно соединенными конденсаторами (Воспоминание № 14).

Условие фаз в обеих схемах выполняется только при таком подключении контура к транзистору, когда в центре оказывается эмиттер, а по краям — коллектор и база. Если не выполняется условие связи, то в индуктивной схеме нужно несколько переместить среднюю точку подключения к контуру с таким расчетом, чтобы между базой и эмиттером оказалось большее число витков. При этом увеличится и напряжение обратной связи U_ос. В емкостной схеме в подобном случае нужно уменьшить емкость конденсатора С''_к, с которого снимается напряжение U_ос так как этот конденсатор вместе с С'_к образует своего рода делитель напряжения. Чем меньше С''_к, тем больше его емкостное сопротивление (Воспоминание № 13), тем большая часть контурного напряжения оказывается напряжением обратной связи.

Частота колебаний автогенератора во всех случаях определяется данными деталей контура L_кС_к. Оговорка «в основном» необходима потому, что в контур входят еще и невидимые индуктивности, емкости и сопротивления. И прежде всего емкости коллекторного и эмиттерного переходов. Они суммируются с параметрами самого контура и таким образом влияют на частоту. В случае необходимости можно довольно просто изменить частоту колебаний, изменив для этого L_к или С_к (рис. 115).

Автогенератор с колебательным контуром при правильном выборе режима транзистора дает напряжение, довольно близкое к синусоидальному. Однако синусоидальное напряжение можно получить и без контура — в так называемом RС-генераторе. В самом упрощенном виде принцип действия этого генератора можно описать так: в нем создана цепь обратной связи, по которой проходят колебания разных частот, но только для одной из них выполняется условие фаз, и именно на этой частоте происходит самовозбуждение (рис. 116).

Рис. 116. В RC-генераторе для выполнения условия фаз используются фазовращающие цепочки из конденсаторов и резисторов.

В цепь обратной связи генератора входят три цепочки, каждая из которых включает резистор и конденсатор. Отсюда и само название RС-генератор. Мы уже знаем, что конденсатор создает сдвиг фаз между током и напряжением (Воспоминание № 13), а резистор никакого сдвига фаз не создает. Вместе они сдвигают фазу на некоторый угол φ, который лежит в пределах между 0 и 90°. Угол сдвига фаз зависит от двух факторов — от соотношения между R и С и от частоты (Воспоминание № 16). С увеличением частоты, например, емкостное сопротивление х_с уменьшается, его роль в общей последовательной цепи становится менее ощутимой, и угол сдвига фаз также становится меньше. На более низких частотах конденсатор становится главным действующим лицом, и угол сдвига фаз приближается к 90°.

Всегда существует такая частота, на которой угол сдвига фаз между током и напряжением, а значит, между напряжением, подводимым к RС-цепочке, и напряжением, которое с нее «понимается, равен 60°. Если соединить последовательно три такие цепочки, то они создадут на какой-то одной частоте (обратите внимание — только на одной определенной частоте!) общий угол сдвига фаз 180°. Именно на этой частоте в RC-генераторе будет выполняться условие фаз, и именно эту частоту он будет генерировать. Если нужно изменить частоту генерации, то достаточно изменить данные RС-цепочек. При уменьшении сопротивления R и емкости С условие фаз будет выполняться для более высокой частоты, а при их увеличении — для более низкой.

Теперь настал момент несколько отвлечься от основной темы и выполнить данное в конце предыдущего раздела обещание: объяснить, как возникает самовозбуждение в усилителе низкой частоты.

В усилителе НЧ всегда существует обратная связь. Это может быть отрицательная обратная связь, которую мы вводим для уменьшения искажений. Это может быть и неизвестно какая обратная связь, которая появляется неизвестно каким путем — через источники питания, через общие цепи смещения, через внутренние сопротивления транзисторов и т. д.

Вполне вероятно, что для какой-то частоты, а может быть, и для целой группы частот, элементы обратной связи создадут такой сдвиг фаз, что она окажется положительной. А если еще при этом будет выполняться необходимое для самовозбуждения условие фаз, то усилитель, естественно, превратится в генератор.