Н. — И правда, твои рисунки не похожи на те, что я привык до сих пор видеть. Они, по крайней мере, кажутся мне очень простыми. Я вижу три возможности включения транзисторов: заземлив эмиттер (рис. 71 и 74), заземлив базу (рис. 72 и 75) и заземлив коллектор (рис. 73 и 76).
Л. — Наличие заземления необязательно, и правильнее эти три схемы называть так: схема с общим эмиттером (ОЭ), схема с общей базой (ОБ) и схема с общим коллектором (ОК).
Н. — Понимаю: суть заключается в том, что в каждой из них одна из трех зон транзистора является общей для входной и выходной цепей…
Л. — Мы долго занимались этой схемой, потому что она применяется значительно чаще других.
Н. — Так же, как схема с общим катодом для ламп.
Л. — Разумеется. Ты знаешь, что при правильном использовании эта схема может дать прекрасное усиление как по току, так и по напряжению, а следовательно, и по мощности. Я хочу напомнить тебе, что выходное напряжение в схеме с ОЭ имеет фазу, противоположную входному напряжению, что входное сопротивление составляет несколько сотен ом, а выходное — несколько десятков килоом.
Н. — Все это я хорошо запомнил. Можно ли мне обратиться в путешествие и попытаться проанализировать схему с ОБ? Входное напряжение здесь также прикладывается между эмиттером и базой, но на этот раз роль входного электрода выполняет эмиттер, а база остается пассивной. Если входной сигнал вызывает увеличение положительного потенциала эмиттера относительно базы, то ток базы увеличивается, возрастает и ток коллектора; в результате падение напряжения на сопротивлении нагрузки также увеличивается, а выходной потенциал становится более положительным. Напряжение на выходе в этом случае усилено.
Н. — Здесь кое-что меня смущает. Во входной цепи мы имеем ток эмиттера Iэ, а в выходной — только ток коллектора, который несколько меньше, так как ток эмиттера (это отчетливо видно на рисунке) делится на два тока: ток базы Iб и ток коллектора Iк. А что верно для токов, то верно и для их небольших изменений. Следовательно, усиление[15] по току, т. е. отношение малых изменений выходного тока ΔIк к малым изменениям входного тока ΔIэ, меньше единицы, так как ток Iэ больше тока Iк. Это, скорее, ослабление, а не усиление.
Л. — Да, и его обозначают буквой α, а в схеме с ОЭ усиление по току обозначается буквой β.
Н. — По-моему, нелогично давать первую букву греческого алфавита схеме, которая реже применяется.
Л. — Это имеет свои исторические причины, мой друг. На заре транзисторов были известны только точечные типы транзисторов, и только схема с ОБ позволяла стабильно применять эти приборы.
Н. — Значит, схема с ОБ не представляет никакого интереса, так как она, вместо того чтобы усиливать сигнал, ослабляет его.
Л. — Вот опасности выводов столь же поспешных, как и окончательных, так характерных для молодого поколения…
Схема с ОБ во многих случаях представляет интерес. Она облегчает построение наиболее высокочастотных усилителей, причем обеспечивает неплохое усиление.
Н. — Ты что смеешься надо мной, называя усилением коэффициент меньше единицы?..
Л. — Успокойся, мой друг. Ведь это было сказано применительно к усилению по току. Но обычно нас интересует усиление по мощности. А в этом смысле положение более чем удовлетворительное. Чтобы ты мог убедиться в этом сам, я должен тебе сказать, что входное сопротивление схемы с ОБ очень мало и на практике составляет несколько десятков ом.
Н. — Ничего удивительного для меня в этом нет, потому что оно определяется отношением малых изменений напряжения на входе к вызываемым им изменениям тока. В отличие от схемы с ОЭ здесь мы имеем дело с током эмиттера, а он изменяется очень сильно, следовательно, отношение имеет очень малую величину.
Л. — Ты хорошо рассудил, Незнайкин. Но в противовес входному сопротивлению выходное сопротивление для схемы с ОБ может быть очень большим — порядка мегаома.
Н. — Какой же я глупец! Я только сейчас понял, что изменения выходного типа хотя примерно и равны изменениям входного тока, но на большом выходном сопротивлении создают напряжения, во много раз превышающие напряжение сигнала, приложенного к низкоомному входному сопротивлению. Действительно, мы должны иметь хорошее усиление по напряжению.
Л. — Да, это усиление может достигать нескольких тысяч раз, а поэтому мы можем также получить хорошее усиление по мощности. К несчастью, этим нельзя должным образом воспользоваться.
Н. — Ты, Любознайкин, подвергаешь меня настоящему шотландскому душу — бросаешь из жары в холод. Едва только схема с ОБ была реабилитирована, как ты начинаешь ее дискредитировать. Почему?
Л. — Потому что после нашего каскада с ОБ могут следовать другие, у которых входное сопротивление намного меньше, чем выходное сопротивление у схемы с ОБ, что приведет к потере выигрыша в усилении, полученного благодаря этому высокому выходному сопротивлению.
Н. — На этот раз с меня хватит! Я не хочу больше слышать об этой проклятой схеме с ОБ. И я надеюсь, что схема с ОК будет менее обманчивой.
Л. — Прежде чем приступить к анализу этой схемы, я хочу заметить, что на практике встречаются два варианта ее построения. В одном из них батарея питания коллектора находится между общим проводом (заземлением) и коллектором (рис. 77), а во втором — между нагрузочным сопротивлением и общим проводом, с которым коллектор соединен непосредственно (рис. 78). Во втором варианте база автоматически получает смещение по отношению к эмиттеру.
Рис. 77. Способ смещения для схемы, показанной на рис. 76.
Рис. 78. Возможный вариант схемы с общим коллектором, отличающийся от приведенной на рис. 76 схемы местом включения источника коллекторного напряжения.
Н. — Тогда в первом варианте нужно иметь специальную батарею смещения?
Л. — Совсем нет. Простой резистор Rсм, установленный между базой и отрицательным полюсом батареи, выполнит эту задачу точно так же, как это имеет место в схеме с ОЭ. Пользуясь случаем, я привожу также практическую схему смещения для схемы с ОБ (рис. 79).
