1- А щ,

Управлятцвя

База

НоллЕнтор Эмиттер

Рис. 4. Радиолампы и полупроводниковые приборы:

в - двухэлектродная лампа (диод); б - полупроводниковый днод; в -усилитель иа лампе; « - усилитель на транзисторе

Радиолампы, полупроводниковые приборы, микросхемы. В бытовой радио-влектроняой аппаратуре используются радиолампы, полупроводниковые приборы и микросхемы. Их применяют для усиления сигналов, преобразования частоты, генерация (создания) колебаний. Наиболее простая радиолампа-диод - состоит из двух электродов - анода и катода (рис 4,с). Катод К нагревается с помощью источника тока. При лагреве катода из него излучаются электроны, которые группируются в ближайшей к катоду области. Если иа анод подать положительное по отношению к катоду постоянное напряжение, то электроны тотчас же устремятся к аноду, т. е. под воздействием приложенного извне «апряжения в диоде возникнет ток I. Если напряжение на аноде переменное, то электроны будут двигаться к аноду только в моменты, когда Ьн находится под потенциалом положительной полуволны напряжения. Иными словами, в этом случае через диод будет протекать прерывистый, пульсирующий ток.

Простейшее полупроводниковое устройство - диод - также имеет два вывода - катод н анод. Если к полупроводниковому диоду приложить постоянное напряжение, то от эмиттера к базе потечет ток. В случае приложения переменного напряжения этот ток будет пульсирующим.

На рис. 4,0,6 и вакуумный (ламповый) и полупроводниковый диоды используются одинаковым образом как выпрямители: из подаваемого на вход синусоидального вапряжения на выходе образуется выпрямленное иапряженне. 10

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 яей нет вапряжения) и двигаться в сторриу 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 и 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 анодный 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 иа сетке вызывает значительное изменение анодного тока триода.

Назовем промежуток сетка - катод входом, а анод-катод выходом каскада. Если иа вход подать переменное напряжение какого-то сигнала, то анодный ток начнет изменяться в такт с изменением переменного напряжения иа сетке. Изменения анодного тока создадут на аноде лампы напряжение, изменяющееся по тому же закону, что и входное 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, коэффици-«нт усиления одного каскада на вакуумном триоде достигает 50... 70. Транзистор 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 и 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 коллекторного тока и соответственно напряжения на выходе каскада.

Меяйду лампой и транзистором имеются, однако, существекные 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. Уярощеяно 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 входиое сопротивление может составлять миллионы ом. Поскольку между катодом и анодом течет ток, выходное сопротивление лампового каскада меньше, чем входное. В транзисторе входное сопротивление (оля схемы рис. 4,г) не превьшпает 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 ва показателях первого каскада: его коэффициент усиления и выходное напряжение останутся почти неизмеииыми. 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 относительно большому выходному сопротивлению присоединяется почти в 10 раз меньщее входное сопротивлеиие 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-эится, 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 больщая степень объединения (интеграции) активных (транзисторы) и пассивных (LCR) элементов. Степень интеграции, состав-лявщая в первых разработках единицы и десятки, достигает в новейщих 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 на них подаются иапряження 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