Транзистор в необычном режиме
Инж. А. ПИЛТАКЯН
Эксперименты показывают, что некоторые типы транзисторов могут работать при напряжениях питания значительно превышающих предельно допустимые напряжения на их электродах.( Необходимо иметь в виду, что в таком режиме надежность работа транзисторов снижается, а сроки их службы- уменьшаются. Прим. ред.)
В режиме с повышенным коллекторным напряжением характеристики некоторых типов транзисторов (в частности, диффузионных) существенно изменяются, приближаясь к характеристикам, свойственным элементам с отрицательным сопротивлением. Это значит, что лучше всего такие транзисторы будут работать в схемах генераторов.
На рис. 1 приведена схема генератора пилообразного напряжения. Принцип действия ее внешне сходен с принципом действия тиратронного генератора "пилы": конденсатор С2 (или C2+C3, С2+С4) периодически заряжается до определенного потенциала и разряжается через отпирающийся в соответствующий момент транзистор T1.
рис. 1
Однако транзисторный генератор малоинерционен и, в отличие от тиратронного, может генерировать пилообразные импульсы со значительно более высокой частотой. Частоту колебаний можно изменять скачкообразно переключателем П1 и плавно потенциометром R4 в пределах 20-250; 250-5000; 5000-20000 гц. Диапазон рабочих частот генератора может быть смещен в ту или другую сторону изменением питающего напряжения (см. таблицу).
|
Напряжение источника питания, в |
Диапазон частот пилообразного напряжения, гц |
|
200 250 300 |
13-12000 20-20 000 30-24 000 |
Потребляемый генератором ток колеблется от 1 до 3,5 мА, причем больший ток потребляется да высокочастотных участках каждого диапазона. В генераторе без специального отбора успешно работают транзисторы типа П401-П403, П415-П416. Транзисторы, отличающиеся по способу изготовления от диффузионных, в этом генераторе не работают, а выходят из строя.
Если значительно повысить напряжение питания усилительного каскада с диффузионным транзистором, то каскад самовозбудится. Однако постепенно понижая напряжение, можно подобрать такую его величину, при которой самовозбуждение прекратится, и каскад сможет работать в режиме усиления. Схема каскада апериодического усилителя ВЧ с повышенным напряжением питания приведена на рис. 2,а. Этот каскад предназначается для включения между антенной и входом любого радиовещательного приемника, что повышает его чувствительность в несколько раз.
рис. 2
Если в приемнике имеется АРУ, то повышение чувствительности будет заметно лишь при приеме слабых сигналов. Коэффициент усиления каскада (по напряжению) с увеличением частоты сигнала понижается. Однако здесь возникает очень интересное явление: с повышением напряжения питания полоса частот, эффективно усиливаемых транзистором, резко расширяется. Были проведены эксперименты с двумя экземплярами апериодических усилителей ВЧ, собранными по схеме, изображенной на рис. 2, а. В первом экземпляре транзистор работал в нормальном режиме с Uкэ=6 В (предельно допустимое паспортное значение). После того, как от каскада было получено наибольшее усиление, его частотная характеристика по усилению приобрела вид, показанный пунктиром на рис. 2, б. Во втором экземпляре каскада наибольшее устойчивое усиление было достигнуто при Uкэ=17 В, а частотная характеристика сместилась вправо (рис. 2,б сплошная лилия). Из характеристик видно, что на одних и тех же частотах коэффициент усиления у второго экземпляра усилителя был примерно в три раза выше, чем у первого. Кроме того, второй экземпляр усилителя давал заметное усиление более высших частот, какие первый экземпляр уже не усиливал.
Усилитель, показанный на схеме рис. 2,а, имеет низкое входное сопротивление - около 60 ом, с которым легко согласуются общеупотребительные телевизионные кабели РК-1, РК-3. Поэтому каскад, подобный атому, особенно удобно применять в телевизионных приемниках. На рис. 3 дана схема резонансного усилителя, предназначенного для работы на частотах первого телевизионного канала. Катушка L1 имеет бескаркасную намотку (внутренний диаметр матушки 4 мм) и состоит из 17 витков провода ПЭЛ 0,51. Длина намотки - 12 мм.
рис. 3
Уже при работе в нормальном режиме (Uкэ=5 В) на частоте 55 Мгц каскад дал высокое усиление (Кус=33) При повышении напряжения питания до 18 в коэффициент усиления возрос до 45 (дальнейшее повышение напряжения приводило к возбуждению усилителя) Для сравнения укажем, что от лампового резонансного каскада на частотах выше 40-50 Мгц трудно получить усиление больше 15-20. Для достижения наибольшего усиления нужно компоновать монтаж усилителей по схемам, приведенным на рис. 2 и 3, так, чтобы общая емкость участка мон тажа у резистора R4 (рис 2,а) или катушки L1i (рис 3) не превышала 10 пф. Желательно в усилителях использовать слюдяные конденсаторы типа КСО.
Интересные результаты могут быть получены и от устройств, собранных на плоскостных транзисторах, поставленных в режим с повышенным напряжением питания коллектора. На рис 4 показана схема блокинг-генератора строчной развертки, который может быть использован в сетевом телевизоре на кинескопе 35ЛК2Б В генераторе применен унифицированный блокинг- трансформатор строк .
рис 4
На рис 5,а приведена схема каскада усилителя НЧ При входном сопротивлении 300 ом коэффициент усиления этого каскада достигает 1200. Такой каскад очень удобно использовать в качестве предварительного усилителя при работе с электродинамическим микрофоном, рассчитанным на подключение к усилителю с малым входным сопротивлением. Амплитудная характеристика усилителя изображена на рис 5, б. Из нее видно, что от усилителя может быть получено выходное напряжение до 40 в Если исключить конденсатор C2, то входное сопротивление каскада возрастет до 15 ком, а коэффициент усиления понизится до 25. Амплитудная характеристика для этого случая дана на рис. 5,в.
рис 5
При необходимости иметь более высокое входное сопротивление и коэффициент усиления перед усилительным каскадом можно включить эмиттерныи повторитель, схема которого дана на рис 6. В этом случае входное сопротивление возрастает до 50 ком, а коэффициент усиления, взятый как отношение напряжения сигнала на коллекторе транзистора усилительного каскада к напряжению сигнала на базе транзистора эмиттерного повторителя повысится до 900. Частотные характеристики в обоих случаях простираются от 60 до 12 000 гц (по уровню 0,7). Увеличив емкость конденсатора С1 до 5-10 мкф, можно расширить характеристику в сторону, низших частот до 20-30 гц.
рис 6
Воспользовавшись генератором пилообразного напряжения на диффузионном транзисторе и усилителем на плоскостной транзисторе, можно собрать простейший сетевой осциллограф на трех транзисторах (рис. 7). Здесь транзисторы Т2 и Т3 работают в генераторе развертки с усилителем пилообразного напряжения, а транзистор Т1 используется в каскаде усилителя исследуемого сигнала. Коэффициент усиления этого каскада - 25, входное сопротивление - 15 ком. Регулировка усиления производится потенциометром R1. Размах отклоняющего напряжения на выходе генератора превышает 100 в.
рис. 7
На рис. 7 показана схема осциллографа, предназначенного для работы с электроннолучевыми трубками типа 6Л01И, но эта схема была проверена и с трубкой типа 8Л029И. В этом случае для получения на экране осциллограммы достаточных размеров напряжение второго анода трубки должно быть не выше 700- 800 в и ее желательно экранировать от возможных магнитных наводок.
Во всех приведенных выше устройствах необходимо добиваться такого режима работы транзисторов, при котором произведение коллекторного тока на постоянное коллекторное напряжение не превышало бы паспортного значения мощности, рассеиваемой коллектором.
(РАДИО № 3. 1968г. с.46-47)