Транзисторы

Итак, входное сопротивление транзистора в наиболее распространенной схеме ОБ сильно отличается от выходного сопротивления — такова сама природа схемы. А это, в свою очередь, означает, что в многокаскадном усилителе из предыдущего каскада в последующий передается меньше энергии, чем при оптимальной связи между ними. Это, конечно, неприятно, но, как говорится, не смертельно. Выигрыш от введения дополнительного усилительного каскада всегда можно сделать больше проигрыша, неизбежного при передаче энергии из одного каскада в другой.

(Если, конечно, не испортить дело каким-либо неудачным схемным решением. Например, неудачным выбором конденсатора связи С_р между каскадами. Емкость этого конденсатора должна быть достаточно большой. Настолько большой, чтобы на самой низкой из усиливаемых частот емкостное сопротивление конденсатора С_р было значительно меньше, чем входное сопротивление R_вx-2 транзистора. Потому, что конденсатор и входное сопротивление транзистора образуют своего рода делитель напряжения, на котором делится на две части сигнал, получаемый от предыдущего каскада. И чем меньше емкостное сопротивление конденсатора С_р по сравнению с входным сопротивлением транзистора, тем большая часть сигнала достанется входной цепи транзистора и будет управлять его коллекторным током (рис. 82).

Рис. 82.Низкое входное сопротивление транзисторного усилителя трудно согласовать с высоким выходным сопротивлением предыдущего каскада.

Теперь попробуем пойти по другому пути: попытаемся согласовать высокое выходное сопротивление транзисторного усилителя (часто говорят «высокоомный генератор») с нагрузкой, имеющей малое сопротивление (часто говорят «низкоомная нагрузка»), при помощи трансформатора. Согласующий трансформатор используют, в частности, в выходном каскаде усилителя низкой частоты (НЧ), который работает на динамический громкоговоритель с сопротивлением звуковой катушки 5—15 ом (таблица 11). И хотя мы сейчас не пытаемся знакомиться с конкретными транзисторными усилителями, роль согласующего трансформатора все же удобно будет рассмотреть именно на этом примере.

Мы привыкли к тому, что трансформатор повышает или понижает напряжение и ток, а сейчас в этот комплект нужно будет включить еще и сопротивление.

Сам процесс передачи энергии из первичной обмотки трансформатора во вторичную (рис. 83) можно представить в виде электротехнического варианта знаменитой сказки «Дом, который построил Джек».

Рис. 83.Небольшое сопротивление громкоговорителя, включенное в коллекторную цепь через понижающий трансформатор, вносит в эту цепь достаточно большое сопротивление (нагрузку).

К первичной обмотке трансформатора подводится переменное напряжение, которое создает в этой обмотке переменный ток, под действием которого возникает охватывающее обе обмотки переменное магнитное поле, которое наводит во вторичной обмотке электродвижущую силу, которая создает во вторичной обмотке ток, величина которого тем больше, чем меньше включенное во вторичную обмотку сопротивление. Но это еще только половина сказки.

Во второй ее половине следовало бы рассказать, каким образом все, что происходит во вторичной обмотке, бумерангом возвращается обратно в первичную. Ток во вторичной обмотке создает свое собственное переменное магнитное поле. Оно наводит электродвижущую силу в обмотке I, а следовательно, создает в ней ток I_I. Именно этот ток I_I наведенный из вторичной обмотки, является главным действующим лицом в первичной — разорвите цепь обмотки II, прекратите в ней ток, и практически до нуля упадет и ток в обмотке I. А иначе и быть не может. Сам трансформатор для себя никакой энергии не берет (если не считать небольших потерь в сердечнике и в проводах), и потребляемый им ток I_I зависит только от сопротивления нагрузки R_н, хотя она непосредственно в цепь генератора не включена.

Чтобы как-то отразить влияние R_н на потребляемый трансформатором ток, удобно считать, что из вторичной обмотки в первичную вносится некоторое сопротивление R_н-вн. Это своего рода «рука вторичной обмотки», определяющая величину тока I_I в первичной обмотке. А поскольку этот ток I_I в конечном итоге зависит от нагрузки R_н, то можно сказать, что вносимое сопротивление R_н-вн также определяется сопротивлением R_н. Чем меньше R_н тем больше ток I_II и, следовательно, ток I_I. А увеличение тока в первичной цепи можно истолковать как уменьшение сопротивления R_н-вн. Иными словами, чем меньше R_н, тем меньше и R_н-вн. И наоборот, с увеличением R_н возрастает и R_н-вн.

Изучая события в цепи первичной обмотки, очень удобно, позабыв о всех подробностях, считать вносимое сопротивление R_н-вн истинной нагрузкой генератора.