Искусство схемотехники. Том 1 (Изд.4-е)

Полевые транзисторы играют столь важную роль в разработке электронных схем, что мы посвящаем им следующую главу нашей книги. Затем, в гл. 4 мы займемся операционными усилителями и обратной связью. В этих трех трудных начальных главах излагаются основополагающие сведения и мы призываем читателя проявить терпение, которое вознаградится многократно, когда в последующих главах мы приступим к изучению таких интереснейших тем, как разработка на основе операционных усилителей и цифровых интегральных схем.

Некоторые типичные транзисторные схемы

Рассмотрим несколько примеров транзисторных схем, которые иллюстрируют основные идеи, изложенные в настоящей главе. Круг этих примеров ограничен, так как в реальных схемах часто используют отрицательную обратную связь, которую мы будем изучать в следующей главе.

2.21. Стабилизированный источник напряжения

На рис. 2.75 показана очень распространенная схема. Ток резистора R₁ открывает транзистор Τ₁. Когда напряжение на выходе достигает значения 10 В, транзистор Τ₂ переходит в открытое состояние (потенциал базы достигает 5 В) и дальнейшее увеличение выходного напряжения предотвращается за счет отвода избытка тока с базы транзистора Τ₁. Источник питания можно сделать регулируемым, если резисторы R₂ и R₃ заменить потенциометром. По сути дела, это пример схемы с отрицательной обратной связью: Т2 «следит» за состоянием выхода и «предпринимает соответствующие меры», если величина выходного напряжения отличается от нужной.

Рис. 2.75.Стабилизированный источник напряжения с обратной связью.

2.22. Терморегулятор

На рис. 2.76 Показана схема регулятора температуры, основанная на использовании термистора — чувствительного элемента, сопротивление которого зависит от температуры.

Рис. 2.76.Терморегулятор для нагревателя мощностью 50 Вт.

Дифференциальная схема на составных транзисторах Т₁-Т₂

сравнивает напряжение, формируемое регулируемым делителем эталонного напряжения на резисторах R₄-R₆, с напряжением, которое снимается с делителя, образованного термистором и резистором R₂. (Если производить сравнение относительно одного и того же источника, то результат не будет зависеть от колебаний напряжения источника; приведенная схема называется мостиком Уитстона.) Токовое зеркало на транзисторах Т₅, Т₆ является активной нагрузкой и служит для увеличения коэффициента усиления, а токовое зеркало на транзисторах Т₇, Т₈ обеспечивает эмиттерный ток. Транзистор Т₉ сравнивает выходное напряжение дифференциального усилителя с фиксированным напряжением и переводит в насыщение составной транзистор Т₁₀, Т₁₁, который таким образом подает мощность на нагреватель в случае, если термистор охлажден слишком сильно. Выбор сопротивления резистора R₉ зависит от требующегося тока. В данной схеме этот резистор включает защитный транзистор Т₁₂, если величина выходного тока превышает 6 А; тем самым отключается сигнал с базы составного транзистора Т₁₀, Т₁₁ и предотвращается выход схемы из строя.

2.23. Простая логическая схема на транзисторах и диодах

На рис. 2.77 представлена схема, которая решает задачу, рассмотренную в разд. 1.32: включение звуковой сигнализации (звонка) при условии, что одна дверца машины открыта и водитель находится за рулем.

Рис. 2.77.В этой схеме «сторожа» и диоды, и транзисторы образуют схему цифрового логического «затвора».

В приведенной схеме все транзисторы работают как переключатели (находятся в режиме отсечки или насыщения). Диоды Д₁ и Д₂ образуют так называемую схему ИЛИ, которая выключает транзистор Т₁, если одна из дверц открыта (переключатель замкнут). Однако потенциал коллектора Т₁ сохраняет значение, близкое к потенциалу земли, и предотвращает включение звукового сигнала, если не замкнут переключатель П₃

(водитель находится за рулем); при выполнении последнего условия резистор R₂обеспечивает включение транзистора Т₃ и на звонок подается напряжение 12 В.

Диод Д₃ обеспечивает падение напряжения, благодаря которому транзистор Т₁ будет выключен, если замкнуты переключатели П₁ и П₂, а диод Д₄ предохраняет транзистор Т₃ от индуктивных переходных процессов, возникающих при отключении звонка. Подробно мы рассмотрим логические схемы в гл. 8.

В табл. 2.1 приведены параметры группы малосигнальных транзисторов, широко используемых на практике, соответствующие им графики зависимости коэффициентов усиления по току от коллекторного тока представлены на рис. 2.78. См. также приложение К.