книги из ГПНТБ / Учебник радиометриста флота учебник для школ и учебных отрядов ВМФ

усиления тока при включении транзистора с общим эмиттером р:

(3= 4^-		при «к. э =	const.	(65)
Определено, что	р =	11 находится в пределах от		10 до
100. С достаточной	для	практики	точностью считают, что

1'к~рг'б-

При включении транзистора по схеме с общим коллектором, как правило, пользуются характеристиками, построенными для схемы транзистора с общим эмиттером.

По своим частотным свойствам транзисторы уступают элек­ тронным лампам. Причиной этого является наличие вносящих искажения в работу транзисторов емкостей в эмиттерном и кол­ лекторном переходах и диффузионный характер движения но-

Рнс. 112. Входная (а ) п выходная (б) характери­ стики транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером

сителей в полупроводниковом материале. Считается, что тран­ зистор работает удовлетворительно в диапазоне частот от нуля до значения / в, называемой предельной (граничной) частотой

транзистора. Величина / в обратно пропорциональна квадрату толщины базы транзистора и определяется как частота, при ко­

торой коэффициент усиления по току уменьшается в V 2 раз от­ носительно своего значения при частоте, равной нулю.

С повышением частоты на работу транзисторов начинают влиять и шумы. Шумами полупроводниковых приборов назы­ вают случайные изменения тока в их цепях. Шумы вызывают­ ся разным количеством электронов и дырок, проходящих в еди­ ницу времени через и-р-переход, перераспределением эмиттерного тока между базой и коллектором, а также влиянием внеш­ них факторов.

ПО

Кроме указанных параметрами транзистора, характеризую­ щими его работу, являются:

t° Сп.доп. СКОрп.доп — допустимые температуры я-р-перехода корпуса и окружающей среды, измеряемые в градусах Цельсия;

— Рцоп — предельно допустимая	мощность,	рассеиваемая
транзистором в зависимости от	температуры корпуса
(рис. ИЗ);		напряжение на
— Нобр.доп — предельно допустимое обратное
я-р-переходе;

Рис. ИЗ. Зависимость пре­ дельно допустимой мощно­ сти, рассеиваемой транзи­ стором, от температуры корпуса

—Ь.доп и 1к .доп — предельно допустимые токи эмиттера и

коллектора соответственно.

Важнейшими из рассмотренных параметров являются вели­

чины о и /«, по которым в первую очередь и подбирается тре­ буемый транзистор.

Ш

В схемах электронных устройств транзистор используется так же, как и электронная лампа. На рис. 114 изображен тран­ зистор, включенный в цепь по схеме с общей базой. На его вход подаются постоянное напряжение смещения иэ.б от источника питания £ э.б и входное напряжение ивх от внешнего источника питания переменного тока Е с сопротивлением RBX.

С изменением входного переменного напряжения ивх изменя­ ются ток входной цепи ia и ток выходной цепи 1К (рис. 115). Из­ менение тока выходной цепи 1К вызывает изменение выходного

Рис. 115. График работы транзи­ стора на переменном токе

переменного напряжения в выходной цепи ивых, снимаемого с нагрузочного резистора Ru. Величину сопротивления резистора Я„ выбирают много большей величины сопротивления RBX, т. е.

я „ ;> я вх.

По закону Ома # вх = ^ , а нвы< = iKRH= оU3Ru.

*Э

Коэффициентом усиления транзистора К является отношение выходного напряжения ивых к входному напряжению ивх:

К

а ЯвхЯ» э>1.

(66)

Г л а в а 6

ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОННЫХ

ИПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ

§1. Выпрямители переменных напряжений

Выпрямитель предназначен для преобразования энергии пе­ ременного тока в энергию постоянного тока.

Основными элементами выпрямителя являются силовой трансформатор, вентиль и сглаживающий фильтр.

Силовой, трансформатор является преобразователем перемен­ ного тока одного напряжения в переменный ток другого напря­ жения (обычно большего по величине) и служит для питания электронной схемы. Как правило, он имеет одну первичную и одну или несколько вторичных обмоток, каждая из которых рас­ считана на определенные напряжение и ток.

Вентиль—это прибор, обладающий односторонней проводи­ мостью. Он пропускает электрический ток только в одном (пря­ мом) направлении и не пропускает его в обратном направлении. В качестве вентилей в современных выпрямителях применяют двухэлектродные лампы, полупроводниковые диоды и другие электронные приборы.

Сглаживающий фильтр обеспечивает преобразование (сгла­ живание) пульсирующего выходного напряжения вентиля в на­ пряжение постоянного тока. В общем случае сглаживающий фильтр состоит из одного или нескольких конденсаторов С и дросселей L и может быть одноячеечным или двухъячеечным с конденсаторным или дроссельным входом (рис. 116).

В зависимости от схемы включения выпрямители бывают однополупериодные, двухполупериодные, двухполупериодные с удвоением напряжения и другие.

Принцип выпрямления переменного напряжения рассмотрим на примере однополупернодного выпрямителя (рис. 1,17).

К первичной обмотке силового трансформатора Тр подводит­ ся переменное напряжение их от первичного источника питания электрической энергии. Во вторичной (повышающей) обмотке

ИЗ

индуктируется переменное напряжение и2, которое и подлежит выпрямлению. Во время действия положительного полупериода переменного напряжения и2 (tQ— tx графика в рис. 117), пода­ ваемого на вход вентиля (анод электровакуумного диода или на вход полупроводникового диода), через вентиль проходит ток i\. Ток 1\ заряжает конденсатор фильтра С и проходит через на­

грузочный резистор RHв направлении,	показанном на рис. 117, а,
б сплошными стрелками. Конденсатор	С накапливает	энергию.
L	L	L

б		8
Рис. 116. Сглаживающий фильтр:
а — одноячеечпый	с конденсаторным входом; б —.
двухъячеечный с	конденсаторным	входом; в — одно­
ячеечный с дроссельным входом;		г — двухъячеечный

с дроссельным входом

Во время второго полупериода переменного напряжения и2 на вход вентиля (временной промежуток tx—12 графиков в, г рис. 1117) подается отрицательное напряжение и ток через вен­ тиль не проходит. Но к моменту t\ напряжение на конденсато­ ре С достигает значения напряжения и2. На временном проме­ жутке t\ — 12 конденсатор С разряжается через нагрузочный резистор RB. Ток разряда конденсатора показан на рисунках пунктирными стрелками. Следовательно, в течение обоих полупериодов через нагрузочный резистор /?н непрерывно течет ток одного направления. С нагрузочного резистора RB при этом сни­ мается выпрямленное напряжение.

Для того чтобы 'использовать оба полупериода снимаемого со вторилной обмотки трансформатора переменного напряже­

ния,	применяют	схему двухполупериодного	выпрямителя
(рис.	118). Вторичная обмотка его силового трансформатора
Тр состоит из двух		частей (СМ и ОВ) с одинаковым		числом
витков. Вентилем		двухполупериодного выпрямителя		может
быть,	например, двойной диод (половины которого обозначены
через	и Л2) или соединенные по однофазной		мостовой схеме

полупроводниковые диоды Д\, Д 2, Д3 и Дь.	В качестве сглажи­
вающего фильтра применен одноячеечный	фильтр Сь L, С2 с
И4

конденсаторным входом. После включения выпрямителя в сеть на вторичной обмотке трансформатора возникают напряжения и2 и «з- Во время положительных полупериодов переменного на­ пряжения «2 (временные промежутки t0—tи t2—t3, tA—f5 и т. п.) ток t'i проходит только через первую половину двойного диода Л 1 (или через полупроводниковые диоды Д3 и Д\) и через на-

h_____ VlTTTm^ta

О

t 2

t 3

Рнс. 117.		Принцип		выпрямления		переменного на­
				пряжения:
а — схема		однополупернодпого лампового выпрямителя
с емкостным			фильтром;		б — схема	одиополупернодного
полупроводникового				выпрямителя с			емкостным	филь­
тром; в,	г,	д — графики			напряжения		и токов в	одно*
полупернодном			ламповом		(полупроводниковом) выпря­
				мителе

грузочный резистор RB в направлении, указанном ' сплошной стрелкой. Конденсаторы Ci и С2 фильтра заряжаются. Так как вторая половина Л2 двойного диода заперта (а полупроводнико­ вые диоды Д 2 и Дь не пропускают ток в обратном направлении), с уменьшением положительного напряжения конденсаторы раз­ ряжаются через нагрузочный резистор RB. Направления токов

115

разряда конденсаторов Ci и С2 изображены на рис. 118 пунк­

тирными стрелками.	Во время отрицательных		полупериодов
(^,—12, t3—t4, t5—t6	и т. и.)	возникающий под действием пере­
менного напряжения	и3 ток	t2 проходит только	через половину

Л2 двойного диода (через полупроводниковые диоды Д 2'и Д4) н через нагрузочный резистор Rn в направлении, показанном

Рис. 118. Схема двухполупериодного лампо­ вого (а) и полупроводникового ( б ) выпрями­ телей с емкостным фильтром и нх графики (в)

напряжений и токов

двойными стрелками. Заряд и разряд конденсаторов Ct и С2 фильтра происходят так же, как и в первый полупериод. Следо­ вательно, в течение обоих полупериодов переменного напряже­ ния, снимаемого со вторичной обмотки трансформатора, через нагрузочный резистор Rn протекает ток одного направления.

116

Сглаживанию пульсации этого тока способствуют не только конденсаторы и С2, но и дроссель L. Сглаживающее действие дросселя L обусловлено тем, что при изменениях токов i\ и /2, протекающих через дроссель, в его обмотке возникает э.д.с. са­ моиндукции, препятствующая этим изменениям. Когда ток на­ растает, э.д.с. самоиндукции препятствует этому нарастанию. При уменьшении тока, наоборот, э.д.с. самоиндукции стремится поддержать его. В результате с нагрузочного резистора Rn сни­ мается практически постоянное напряжение. Следует отметить,

Рис. 119. Схема двухполупериодного выпрямителя с удвоением напряжения

что сглаживающее действие двухъячеечного фильтра еще эф­ фективнее. Графики, иллюстрирующие физические процессы при

работе	двухполупериодного	выпрямителя,	показаны	на
рис. 118,	в.	выпрямленного	напряжения	ив,
Чтобы	получить величину

вдвое большую, чем величина напряжения «2, снимаемого со вторичной обмотки трансформатора Тр, применяют двухполупериодный выпрямитель с удвоением напряжения (рис. 119). Этот выпрямитель состоит из двух однополупериодных выпря­ мителей, каждый из которых работает на свою емкость.

Рассмотрим установившийся режим работы выпрямителя. До­ пустим, что в какой-то момент времени после подачи на первич­ ную обмотку силового трансформатора Тр переменного напря­ жения от внешнего источника питания верхний вывод вторичной (повышающей напряжение) обмотки трансформатора в первый полупериод имеет положительный потенциал, а нижний вывод — отрицательный потенциал. Ток по цепи в этом случае будет проходить только через диод Л { (в направлении, показанном сплошной стрелкой). Заряженный в установившемся режиме до величины м2 конденсатор С2 разряжается. Ток его разряда идет по цепи: положительная обкладка конденсатора С2, вторичная обмотка трансформатора Тр, промежуток анод — катод диода

117

Л и нагрузочный резистор Rth отрицательная обкладка конден­ сатора С2. Одновременно по цепи: положительный потенциал верхнего вывода вторичной обмотки трансформатора, промежу­ ток анод — катод диода Л], конденсатор С\, отрицательный по­ тенциал нижней обмотки трансформатора — идет ток заряда конденсатора С\. Как только конденсатор С\ зарядится до зна­ чения «2, ток его заряда прекратится. Диод Л х запирается, так как на его катоде, соединенном с нижней обкладкой конденса­ тора Ci, будет положительный потенциал. С этого момента на­ чинается разряд конденсаторов С! и С2. Токи их разряда про­ ходят в направлении, указанном пунктирными стрелками.

Во второй полупериод действующего переменного напряже­ ния и2 положительный потенциал имеет нижний вывод вторич­ ной обмотки трансформатора. Ток в цепи проходит только че­ рез диод Л2 в направлении, показанном двойной стрелкой. При этом конденсатор С| разряжается через нагрузочный резистор, диод Л2 и вторичную обмотку трансформатора. Конденсатор С2 заряжается от напряжения на вторичной обмотке трансформато­ ра через диод Л2 до напряжения и2, после чего диод Л2 оказы­ вается запертым. Начинается разряд обоих конденсаторов через нагрузочный резистор RB в направлении, показанном пунктир­ ными стрелками. Далее процессы повторяются.

Таким образом, ток через нагрузочный резистор Rn проте­ кает непрерывно. Так как конденсаторы Ci и С2 включены по­ следовательно и заряжаются до значения и2, то суммарное на­ пряжение «в, подводимое к нагрузочному резистору RB, равно удвоенному значению напряжения и2. Следует отметить, что конденсаторы Ci и С2 предназначены только для удвоения на­ пряжения и не являются составными элементами фильтра. При большом значении сопротивления нагрузочного резистора Rn -пульсации напряжений, снимаемых с конденсаторов С] и С2, могут быть весьма значительными. Поэтому для их сглаживания параллельно конденсаторам Сх и С2 и нагрузочному резистору RB необходимо подключить сглаживающий фильтр (на схеме рис. М9 он не показан).

§ 2. Стабилизация напряжения

Рассмотренные выше выпрямители обеспечивают постоянст­ во выходного напряжения только при неизменных значениях на­ пряжения первичного источника электрической, энергии и сопро­ тивления нагрузки, подключенной к выпрямителю. Для нор­ мальной работы некоторых радиотехнических устройств необхо­ димо строго постоянное напряжение питания. Его поддерживают стабилизаторы напряжения.

Стабилизатор напряэюения— это устройство, автоматически поддерживающее выходное напряжение практически неизмен­

118

ным при изменениях входного напряжения. Наибольшее рас­ пространение получили ионные и электронные стабилизаторы.

В качестве ионного стабилизатора напряжения применяется стабилитрон.

Весьма стабильное напряжение любой величины при боль­ ших токах, протекающих через нагрузку, имеют на своем выходе электронные стабилизаторы. Очень распространена схема элект­ ронного стабилизатора напряжения, изображенная на рис. 120 вместе со схемой выпрямителя (последний показан без фильт­ ра). Электронный стабилизатор состоит из электронных ламп

Рис. 120. Схема электронного стабилизатора напря­ жения выпрямителем

Л 3, Ль стабилитрона Лз и делителя напряжения R3, Д4, R6. Три­

од Л3 включен в цепь нагрузочного	резистора /?н	последова­
тельно, а пентод Л4, стабилитрон Л5	и делитель	напряжения
Дз, Rb R6 — параллельно. Резисторы	R2 и Re являются делите­

лем напряжения, через который подается постоянное положи­ тельное напряжение на экранирующую сетку пентода Ль Бло­ кировочный конденсатор Сi имеет большую емкость и способст­ вует экранирующей сетке выполнять роль экрана путем поддер­ жания равенства переменного потенциала экранирующей сетки потенциалу катода.

С включением силового трансформатора Тр в сеть с выпря­ мителя снимается напряжение иъ, подаваемое в схему стабили­ затора напряжения. При этом через триод Л3, делитель напря­

119