Энциклопедия радиолюбителя

Пестриков Виктор Михайлович

Настройку устройства производят по каскадам. В каскадах транзисторных устройств в основном используется три основных способа подачи напряжения смещения к базе транзистора.

Рассмотрим работу транзисторного каскада с резисторной нагрузкой без стабилизации режима (рис. 8.4).

Рис. 8.4. Принципиальная схема транзисторного каскада с резисторной нагрузкой без стабилизации режима

При отсутствии входного сигнала начальные напряжения на электродах транзисторов следующие

U_кэ = U_п– I_кR_к и U_бэ = U_п — I_бR_б.

В

приведенных формулах напряжения смещения U_бэ для германиевых и кремниевых транзисторов должны иметь значения в соответствии с рис. 8.1, 8.2. Из этих выражений видно, что от величины сопротивления резистора R_б зависит величина напряжения смещения U_бэ, а следовательно, и начальное положение рабочей точки на характеристике транзистора. На хорошую работу такого каскада большое влияние имеет точность, с какой для данного транзистора, имеющего коэффициент усиления по току , подобраны сопротивления резисторов R_б и R_к. Работу каскада при этом можно проконтролировать по напряжению на резисторе R_к или по напряжению между коллектором и эмиттером транзистора. Зная U_п и , можно вычислить величину управляющего тока коллектора транзистора по формуле

I_к = U_п(B)/R_б (кОм), мА

Если величина сопротивления резистора R_к = 500…600 Ом, то напряжение на нем удобнее определить, как разницу между питающим напряжением и напряжением коллектор — эмиттер. Для маломощных низкочастотных и высокочастотных транзисторов напряжение коллектор-эмиттер принимают 2…2,5 В, а ток коллектора — 0,5 мА. Транзисторы МП39…МП41 имеют максимальное усиление по току, когда ток коллектора 1…2 мА. У транзисторов П401…П403, П416 и т. п. усиление растет с ростом тока коллектора до 5…8 мА. От напряжения на коллекторе усиление по току существенно не зависит, при его повышении улучшается устойчивость высокочастотных каскадов. При замене в рассматриваемом каскаде транзистора с одним значение на транзистор с отличным значением , приходится снова подбирать значения R_б и R_к. На усиление транзистора с такой простой схемой смешения оказывает влияние помимо разброса параметров транзисторов еще и изменение температуры окружающей среды.

Более стабилен в работе каскад, имеющий термостабилизацию по схеме, представленной на рис. 8.5.

Рис. 8.5. Принципиальная схема транзисторного каскада с резисторной нагрузкой с термостабилизацией режима

В этом случае к напряжению, измеренному между коллектором и плюсом питания, добавляется напряжение на резисторе R_э, которое составляет приблизительно 1 В. Если считать, что напряжение между коллектором и эмиттером может быть снижено до 1,5 В, так как каскад стабилизирован, то общее напряжение между коллектором и «землей», как и первом случае, должно быть не менее 2,5 В. Указанные режимы являются ориентировочными, средними в случае работоспособных транзисторов. В каскадах, где режимы отличаются от рекомендованных на 20…30 %, подстраивание их режимов на первой стадии налаживания можно не проводить. Установку режима работы транзистора можно производить резистором R_б1, который соединен с базой транзистора. Для увеличения тока коллектора необходимо сопротивление резистора R_б1 уменьшить, а для уменьшения, наоборот, увеличить. Для удобства настройки каскада резистор R_б1 составляют из двух резисторов: одного переменного и одного постоянного с сопротивлением 10…30 кОм. Изменяя сопротивление переменного резистора, добиваются необходимого тока коллектора. Омметром измеряют получившееся сопротивление двух резисторов и затем вместо них впаивают один резистор, величина сопротивления которого равна измеренному значению двух сопротивлений.

Ток коллектора в схеме со стабилизацией можно оценить, измерив напряжение на резисторе R_э. Если разделить величину падения напряжения (в вольтах) на величину R_э (в килоомах), то получим ток эмиттера в миллиамперах. Ток коллектора меньше тока эмиттера на величину базового тока, а последний не превышает 5 % I_э. Поэтому можно считать, что I_э = I_б. В каскадах с индуктивной нагрузкой без стабилизации режима работы напряжение на коллекторе равняется напряжению источника питания и здесь необходим контроль тока коллектора (рис. 8.6). Регулировку такого каскада также производят подбором величины сопротивления резистора R_б.

Рис. 8.6. Принципиальная схема каскада с индуктивной нагрузкой без стабилизации режима работы

Включение в цепи n-р-n и р-n-р транзисторов отличается только полярностью напряжения на коллекторе и смещением. Кремниевые и германиевые транзисторы одной и той же структуры отличаются между собой только значением напряжения смещения. У кремниевых оно приблизительно на 0,45 В больше, чем у германиевых. На рис. 8.1 и 8.2 показаны условные графические обозначения биполярных транзисторов той и другой структур, произведенных на основе германия и кремния, а также типовое напряжение смешения. Электроды транзисторов, обозначенных первыми буквами слов, расшифровываются: Э — эмиттер, Б — база, К — коллектор. Напряжения смещения показаны относительно эмиттера, но на практике напряжение на электродах транзисторов показывают относительно общего провода устройства.

В радиоэлектронных устройствах радиолюбители используют также полевые транзисторы, в которых управление током между двумя электродами, образованными направленным движением носителей заряда дырок или электронов, производится электрическим полем, образованным напряжением на электроде. Электроды, между которыми протекает регулируемый ток, носят название исток (И) и сток (С), причем исток есть тот электрод, с которого выходят носители зарядов. Третий, управляющий электрод, называют затвором (3) (см. рис. 8.3).

Существуют полевые транзисторы с изолированным затвором. Эти транзисторы имеют очень большое входное сопротивление и работают на очень больших частотах. Транзисторы этого типа имеют очень низкую электрическую прочность изолированного затвора. Для его пробоя и выхода из строя достаточно слабого статического электричества, которое всегда присутствует на теле человека, одежде и инструменте. В связи с этим выводы полевых транзисторов с изолированным затвором при хранении нужно скручивать вместе голым проводом.

При монтаже транзисторов руки и инструмент необходимо «заземлять». Преимущество полевых транзисторов по сравнению с биполярными состоит в том, что они имеют высокое входное сопротивление.

Это сопротивление на низкой частоте достигает несколько мегаом, а на средних и высоких частотах — несколько десятков или сотен килоом в зависимости от серии. Для сравнения, биполярные транзисторы имеют входное сопротивление приблизительно до 1…2 кОм.

8.2. Измерение емкости конденсатора

При настройке радиоприемников, генераторов и других устройств часто требуется подобрать и замерить емкость конденсатора. Для измерения конденсаторов небольших емкостей можно приспособить любой имеющийся радиоприемник. Для этого необходимо имеющуюся в радиоприемнике шкалу отградуировать в пикофарадах, в зависимости от угла поворота подвижных пластин переменного конденсатора. В начале градуировки следует обратить внимание на форму подвижных пластин конденсатора. Переменные конденсаторы отличаются формой подвижных пластин, которая определяет закон изменения емкости, в зависимости от угла поворота подвижных пластин относительно неподвижных. На рис. 8.7 приведены широкораспространенные формы пластин, где на рис. 8.7.а — прямоемкостная, на рис. 8.7.б — прямоволновая, на рис. 8.7.в — прямочастотная.