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

форматора во вторичную (рис. 83) можно представить в виде электротехнического варианта знаменитой сказки «Дом, который построил Джек». К первичной обмотке трансформатора подводится переменное напряжение, которое создает в этой обмотке переменный ток, под действием которого возникает охватываюицее 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 h. Именно этот ток /ь наведенный из вторичной обмотки, является главным действующим лицом в первичной -разорвите цепь обмотки II, прекратите в ней 226

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 h зависит только от сопротивления нагрузки Ян, хотя она непосредственно в цепь генератора не включена.

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

Ян возрастает и Ян-вн-

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

Для нас самое важное то, что это сопротивление вносится из вторичной обмотки в первичную не «так на так». В зависимости от коэффициента трансформации п, то есть в зависимости от соотношения витков в обмотках, сопротивление Rh-bh может быть либо больше Ян, либо, наоборот, меньше его. Это легко понять и без строгого анализа. Напряжения и токи в первичной и вторичной обмотках могут быть разными, а где разные токи и напряжения, там жди и разных сопротивлений.

Соотношение между коэффициентом трансформации п и сопротивлениями Ян и , вн можно вывести довольно просто, выполнив несколько элементарных алгебраических операций. Мы же поступим еще проще - найдем соотношение между этими величинами из простого числового примера. Предположим, что в коллекторную цепь транзистора включен понижающий трансформатор с такими данными: число витков первичной обмотки wi =1000, вторичной - wn =250. Будем считать, что коэффициент трансформации «=1000:2,50 = 4. (Принято считать, что коэффициент трансформации п - это отношение Wii: Wl, а не наоборот, и поэтому для понижающих трансфор-. маторов п всегда меньше единицы. Но поскольку пользоваться этой малой величиной при расчетах не очень удобно, мы допустим некоторую вольность, считая, что в нашем понижающем трансформаторе n = \Vi : Wn, а не Wn : Wi.)

Предположим, что на первичной обмотке действует пере-

менное напряжение (/i =4 в, а в цепь вторичной обмотки включен громкоговоритель с сопротивлением звуковой катушки Ra=5 ом.

Зная коэффициент трансформации п = 4, нетрудно подсчитать, что Ui]=Ui. п = 4 в:4=1 в. При таком напряжении через Rb пойдет ток I\\=U ix Rb=\ в : 5 ом = 0.2 а. А значит, ток в первичной обмотке п = 0,2 а:4 = 0,05 а.

Теперь, если вы еще не забыли закон Ома, можно подсчитать и вносимое сопротивление: R„-bh=(i :/\-4в:0,05а-8( о ч.. Оно оказалось в шестнадцать раз больше, чем Rb. На рис. 83 показаны результаты подобного расчета и для разных коэффициентов трансформации. Пользуясь этими результатами, легко прийти к выводу, что, включив сопротивление через понижающий трансформатор, мы как бы увеличили это сопротивление, причем увеличили его в раз, где п - коэффициент трансформации, равнкй wi :wii. А отсюда еще один вывод: понижающий трансформатор позволяет согласовать низкоом-ную нагрузку с генератором, имеющим высокое внутреннее сопротивление, и, в частности, согласовывать низкоомный динамический громкоговоритель с большим выходным сопротивлением транзистора.

Иногда согласующий трансформатор применяют и для межкаскадной связи - он позволяет идеально согласовать малое входное сопротивление транзисторного усилителя с большим выходным сопротивлением предыдущего каскада. А то,, что во многих случаях конструкторы отказываются от межкаскадного согласующего трансформатора, часто связано лишь с его сравнительно высокой стоимостью. Поэтому оказывается аы-годней применить вместо трансформатора пару резисторов и конденсатор, отказавшись от оптимального согласования.

Трансформаторная связь применяется для согласования низкоомного входного сопротивления транзистора с другим высокоомным генератором, колебательным контуром (рис. 84).

В радиоприемнике колебательный контур получает энергию непосредственно из антенны или из коллекторной цепи усилителя высокой частоты. Не задумываясь над тем, что происходит до контура, его можно считать генератором, который, как обычно, передает энергию потребителю - детектору или входной цепи следующего каскада. Давайте посмотрим, как в этом последнем случае осуществляется согласование генератора с нагрузкой.

Внутреннее сопротивление контура-генерагора зависит от того, как к нему подключить нагрузку. Если подключить Ru параллельно контуру, то он ведет себя как генератор с очень большим эквивалентным сопротивлением - десятки, а иногда 228

Рис. 84 Для тою чтобы низкое входное сопротивление транзистора не шунтировало контур, приходится оспаблять связь между ними

сотни ком (верхний листок). Если включить нагрузку в кон-Тур последовательно, то он уже представляется генератором с очень небольшим (буквально несколько ом) внутренним сопротивлением (нижний листок). Оба варианта для нас невыгодны - при параллельном подключении к контуру его сопротивление слишком велико, а при последовательном - слишком мало (Воспоминание № 19). А поскольку именно с этим сопрогивлением нужно согласовывать нагрузку и поскольку такой нагрузкой является транзистор, можно сказать, что последовательно в контур можно включать входную цепь транзистора, если ее сопротивление очень мало, а параллельно контуру можно подключать входную цепь транзистора, если ее сопротивление очень велико.

Сравнение разных возмож-ностей согласования входной цепи транзистора с колебательным контуром показало, что лучше всего подключать к нему параллельно усилитель по схеме ОЭ, входное сопротивление которого обычно составляет несколько килоом. Однако подключить такое сопротивление непосредственно к контуру нельзя, так как при этом мы не получим никакого согласования. Контур, имеющий эквивалентное сопротивление десятки килоом, отдаст транзистору намного меньше энергии, чем мог бы. Но это, пожалуй, еще не самое страшное - потери энергии можно как-нибудь восполнить, например, включив в усилитель еще один каскад.

Шунтирование контура малым входным сопротивлением транзистора влечет за собой еще одну неприятность, последствия которой устранить уже не так просто. При щунтировании контура ухудшается его добротность Q (Воспоминание № 19). А в результате уменьшения Q притупляется резонансная кривая, и контур почти совсем перестает выполнять свою основную работу - перестает выделять сигнал принимаемой станции. Иными словами, шунтируя колебательный контур, мы ухудшаем его избирательность.

Согласование колебательного контура с входной цепью транзистора чаще всего осуществляется с помощью понижающего трансформатора. При этом сопротивление Ан-вн, как мы \же знаем, оказывается больше, чем сопротивление /?н, и контур шунтируется в меньшей степени, чем это было бы при непосредственном его подключении к транзистору.

Роль первичной обмотки согласующего трансформатора прекрасно выполняет сама контурная катушка L. Рядом с ней располагают катушку связи Lcb, которая представляет собой не что иное, как вторичную обмотку трансформатора. Чем меньше витков у катушки связи, тем больше коэффициент трансформации, тем больше сопротивление R н-вп, шунтирующее контур, тем, следовательно, выше его добротность. Но, с другой стороны, уменьшая число витков катушки Lcb, мы понижаем и напряжение на ней, то есть понижаем напряжение сигнала Усш на входе транзистора.

В отличие от трансформатора, на стальном сердечнике в высокочастотном согласующем трансформаторе можно менять вносимое сопротивление еще одним способом - сближая либо раздвигая катушки Lk и Lcb- Именно таким способом, как правило, окончательно подбирают наивыгоднейшую, оптимальную связь. Раздвигание катушек равносильно увеличению коэффициента трансформации: если раздвигать катушки Lh и Lcb, то напряжение Осиг падает, а добротность контура Q растет. Что же касается мощности, поступающей от генератора к нагрузке, то есть от контура к транзистору, то при раздвигании катушек эта мощность сначала растет, а загем, после того как вы пройдете точку оптимальной связи, уменьшается.

Что же лучше потерять - добротность контура или уровень управляющего напряжения? Здесь все зависит от того, в чем вы больше нуждаетесь. Так, например, если в приемнике всего один контур, то, может быть, и стоит несколько поднять его избирательность, ослабив связь между катушками и смирившись с потерей, получаемой от контура мощности (это в итоге скажется на громкости приема). Однако, как правило, связь между катушками Lk и Lcb подбирают так, чтобы получить 230

оптимальное согласование генератора с нагрузкой, то есть передать из контура на вход транзистора наибольшую мощность. При этом, кстати, и добротность получается достаточно высокой. Во всяком случае, если, добившись оптимальной связи, вы будете и дальше раздвигать катушки, то добротнасть повысится уже незначительно, в то время как мощность, поступающая на вход транзистора (а в итоге и громкость приема), резко уменьшится.

Наряду с согласующим трансформатором иногда применяют еще и артогрэнсфпоматор, сделав, например, отвод у контурной катушки (рис. 43). При этом уменьшение числа витков, к которым подключена нагрузка, равносильно раздвиганию катушек согласующего трансформатора.

В транзисторных усилителях проблема согласования - это, по сути дела, проблема межкаскадной связи, проблема передачи энергии от «начала» к «концу» усилителя, от предыдущего каскада к последующему. Но помимо этой прямой, нормальной связи в усилителях, в тОм числе и в транзисторных, может быть еще и обратная связь-передача энергии от «конца» усилителя к его «началу». Именно об этой обратной связи сейчас пойдет речь.

ФОКУСЫ с ФАЗАМИ

Обратная связь - сокращенно ОС - в транзисторных усилителях возникает тогда, когда часть мощности выходного сигнала по каким-то путям попадает во входную цепь. Из-за этой самой ОС во входной цепи уже действуют два сигнала, два управляющих напряжения - истинный сигнал (/сиг, поступивший, например, из предыдущего каскада, и собственный сигнал Loc, поступивший из собственной коллекторной цепи транзистора.

Хотим мы этого или не хотим, но обратная связь существует в любом транзисторном усилителе. Она возникает, например, и из-за того, что входная и выходная цепи имеют некоторые общие участки в самом транзисторе. Так, в схеме ОЭ (рис. 67) коллекторный ток проходит по участку эмиттер - база, а этот участок, естественно, входит и во входную цепь. В итоге любое изменение коллекторного тока приводит к некоторому изменению управляющего напряжения, а это не что иное, как обратная связь.

Обратная связь может возникать и вне транзистора. Так, например, если в усилительном каскаде имеются два колеба-