Сопоставление лампового диода н 1пол1упроводникового, ие требующего при работе ИИ вакуума, ни нагрева, говорит о больших преимуществах полупроводникового диода, позволивших ему почти полностью вытеснить ИЗ радиоэлектронных устройств ламповые диоды. Основное назначение полупроводниковых диодов - випрямление переменных и импульсных напряжений, детектирование модулированных сигналов в пр.

Для усиления или генерирования электрических колебаний также преимущественно используют полупроводниковые приборы - транзисторы. Однако в бытовой радиоэлектронной аппаратуре до настоящего времени наряду с транзисторами применяют и раяиола)МПы. Усилительная лампа - триод - отличается от диода тем, что между ее катодом и а/нодом установлен третий электрод- управляющая сетка, - представляющий собой металлическую сетку ли-бо спираль, окружающую катод. Электроны, излучаемые катодом, могут свободно проходить сквозь сетку (если «а «ей нет напряжения) и двигаться в сторону анода, находящегося под положительным относительно катода потенциалом. Не вдаваясь в подробности, скажем, что подобно ламповому триоду работает я полупроводниковый триод - транзистор. У него также три электрода, в определенной степени аналогичных электродам лампового триода: эмиттер-катоду, база - сетке в коллектор-аноду. Лампа я транзистор, поставленные в соответствующий режим, обладают усилительными свойствами. На рис. 4,в, г показаны усилительные каснады на лампе в транзисторе. Резистор RI иужен для устойч1ивой работы каскадов. Если в цепь анода лампы включить резистор с достаточно большим сопротивлением R2 и подать на анод постоянное, положительное по отношению к катоду напряжение, то через лампу потечет поток электронов. Подав на управляющую сетку отрицательное относительно катода напряжение, можно уменьшить количество электронов в потоке, т. е. уменьшить анодный ток лампы. При достаточно большом отрицательном напряжении на сетке аиодиый ток вообще прекратится. Отсюда можно сделать вывод, что, изменяя напряжение на управляющей сетке, можно регулировать анодный ток лампы. Поскольку сетка расположена в непосредственной близости от катода, воздействие ее «а анодный ток оказывается весьма значительным. Поэтому даже небольшое изменение напряжения на сетке вызывает значительное изменение анодного тока триода.

Назовем промежуток сетка - катод входом, а анод-катод выходом каскада. Если на вход подать переменное напряжение какого-то сигнала, то анодный ток начнет изменяться в такт с изменением переменного напряжения на сетке. Изменения анодного тока создадут на аиоде лампы напряжение, изменяющееся по тому же закону, что и входиое напряжение. Это иапряжеийе будет выходным напряжением каскада. Таким образом, подав на вход напряжение сигнала, при соответствующем выборе сопротивления нагрузки мы получим «а выходе каскада усиленное выходное напряжение сигнала. Усилительная способность каскада оценивается коэффициентом усиления, показывающим, во сколько раз выходное напряжение больше входного. Например, коэффициент усиления одного каскада на вакуумном триоде достигает 50... 70. Трая-зистор в усилителе на рис. 4,г ведет себя так же, как вакуумный триод. Хотя механизм образования токов внутри транзистора значительно отличается от действующего в лампе, внешне 1йежду каскадами иа транзисторе н лампе много общего. Назовем промежуток база-эмиттер входом каскада иа транзисторе, а коллектор - эмнттер - выходом. Если на вход транзистора подать

небюльшое переменное напряжение, то оно вызовет изменение коллекториого тока и соответственно напряжения на выходе каскада.

Меяаду лампой и транзистором имеются, однако, существенные различия, исключающие возможность непосредственной замены лампы транзистором или наоборот. Одно из главных различий состоит в сопротивлениях входа и выхода каскадов. Строго говоря, эти сопротивления зависят от схемы включения лампы или транзистора. Уирощеяно наличие сопротивлений можно объяснить следующим образом. В лампе сетку от катода отделяет вакуум, и лампа обычно работает в режиме, когда ток в цепи сетки отсутствует. В этом случае входное сопротивление может составля,ть миллионы ом. Поскольку между катодом и анодом течет ток, выходное сопроттивление лампового каскада меньше, чем входное. В транзисторе входное сопротивление (оля схемы рис. 4,г) не превышает 500... 1000 Ом, а выходное сопротивление составляет 5... 10 тыс. Ом. Как сказывается то или иное сопротивление на работе каскада?

Если мы захотим собрать многокаскадный усилитель звуковой частоты .на лампах и с этой целью присоединим к выходу каскада, показанного иа рис. 4,в, второй такой же, то это практически никак ие отразится на показателях первого каскада: его коэффициент усиления и выходное напряжение останутся почти иеизмеииыми. Если с той же целью присоединить к выходу транзисторного каскада вход следующего, подобного первому, то выходное напряжение первого каскада снизится в 5... 10 раз из-за малого входного сопротивления второго каскада. В данном случае к отиооительно большому выходному сопротивлению присоединяется почти в 10 раз меньшее входное сопротивление последующего каскада. Создается ситуация, сравнимая с коротким замыканием выходного сопротивления и, следовательно, выходного напряжения первого каскада. По этой причине коэффициент усиления первого каскааа резко сни-энтся, Отсюда следует, что при разработке многокаскадного транзисторного усилителя необходимо учитывать, что входные и выходные сопротивления не должны сильно отличаться друг от друга. В этом случае потери сигнала будут наименьшими.

Все большее распространение в бытовой радиоэлектронной аппаратуре получают микросхемы, позволяющие в одной детали объемом значительно меньше кубического сантиметра совместить, например, функции многокаскадного усилителя звуковой и высокой частот, преобразователя частоты н детектора. В микросхемах достигается большая степень объединения (интеграции) активных (транзисторы) и пассиаиых (LCR) элементов. Степень интеграции, составлявшая в первых разработках единицы и десятки, достигает в новейших микросхемах сотен и тысяч элементов в одном кристалле. Микросхемы все шире используются н в радиолюбительских конструкциях.

Резисторы, конденсаторы, катушки. В любом радиоэлектронном устройстве используется множество резисторов, конденсаторов, катушек. Соединенные в различных сочетаниях, эти детали образуют элементарные электрические цепи С определенными свойствами. Ясно, что число подобных цепей и выполняемых ими функций может быть весьма велико. Чтобы лучше понять, как действуют эти цепи в реальных условиях, т. е. когда иа иих подаются напряжения постоянного и переменного тока, посмотрим, как ведет себя под напряжением каждая из этих деталей. Для этого используем параметр, в равной степени характеризующий резисторы, конденсаторы, катушки, а именно сопротивление,

оказываемое соответствующей деталью постоянному и переменному току. 12

Имеется понятие «активное» сопротивление (обычно обозначается буквой г). Под ним понимается, например, сопротивление провода, из которого намотана катушка индуктивности L, сопротивление провода высокочастотной цепи и др.

Активное сопротивление не зависит от частоты переменного тока (при ие слишком высоких частотах). Поскольку последнее свойство присуще также и резисторам, то можно считать, что г и R синонимы. Сопротивление, оказываемое току конденсатором, называют емкостным сопротивлением Хс, сопротивление катушки - индуктивным сопротивлением Хь. Емкостное и индуктивное сопротивления проявляют себя на постоянном и переменном тЪке по-разному. Кроме того, они изменяют свои значения при изменении частоты переменного тока. Поведение конденсатора и катушки в цепях с током однозначно характеризуется соответствующими формулами (см. гл. 6). Чем больше частота напряжения, подведенного к конденсатору, и чем больше его емкость, тем меньшее сопротивление току он оказывает. Чем меньше частота тока и емкость, тем большим сопротивлением обладает конденсатор. А в том случае, когда, частота равна нулю, т. е. при постоянном токе, сопротивление конденсатора бесконечно велико. Индуктивное сопротивление проявляется по-другому, катушка ведет себя прямо противоположно конденсатору: чем больше частота тока и индуктивность, тем большее сопротивление току оказывает катушка. При постоянном токе, когда частота равна нулю, катушка представляла бы нулевое сопротивление, не будь у нее активного сопротивления провода г, т. е. для постоянного тока сопротивление катушки равно г.

Рассмотрим, как используются свойства указанных деталей на практике. Уже говорилось о выпрямлении переменного тока с помощью диода. Переменный ток, проходя через диод (рис. 5), становится постоянным, т. е. током, текущим только в одном направлении. Но напряжение на выходе диода - точки 1 - не является строго постоянным: иа него наложена переменная составляющая пульсаций. Такое напряжение называют пульсирующим. Если к выходу выпрямителя присоединить конденсатор С1 достаточно большой емкости, его сопротивление для пульсаций будет мало и выход выпрямителя для переменной составляющей окажется замкнутым. В то же время для постоянного тока конденсатор представляет собой бесконечно большое сопротивление. Это значит, что конденсатор на выходе выпрямителя ведет себя в одно н то же время по-разному. Во-первых, он ослабляет пульсации, во-вторых, повышает постоянное напряжение на выходе выпрямителя. Дело в том, что, когда диод пропускает ток, конденсатор заряжается до максимального значения переменного напряжения иа входе выпрямителя.

" Зарядившись до этого значения в момент включения выпрямителя, конденсатор не успеет разрядиться за время между полупернодами выпрямлеи-

Рис. 5. Диод как выпрямитель