§ 2.13. ГЕНЕРАТОР НА ТРАНЗИСТОРЕ
Ламповые генераторы в настоящее время почти полностью вытеснены полупроводниковыми генераторами на транзисторах. Исключение составляют только очень мощные генераторы.
Генераторы на транзисторах компактнее, надежнее и экономичнее ламповых генераторов.
Схема генератора на транзисторе в принципе ничем не отличается от схемы лампового генератора (см.
рис. 2.29). Это такая жб автоколебательная система, но только роль клапана, управляющего током в анодной цепи, вместо триода играет транзистор.
Транзистор, напомним, состоит из трех полупроводниковых слоев: эмиттера, базы и коллектора. Эмиттер и коллектор имеют одинаковые основные носители заряда, например, электроны (это полупроводники га-типа), а база имеет основные носите- ли противоположного знака — дырки (полупроводник р-типа). База играет роль управляющего электрода триода — сетки, коллектор роль анода, а эмиттер роль катода, поставляющего заряженные частицы в анодную цепь генератора.
Упрощенная схема генератора на транзисторе показана на рисунке 2.30. Колебательный контур соединен последовательно с источником тока и транзистором таким образом, что на коллектор подан положительный потенциал, а на эмиттер — отрицательный.
Чтобы в генераторе возникли незатухающие колебания, нужно сообщать базе положительный потенциал относительно эмиттера в те моменты времени, когда нижняя (по рисун-ку) пластина конденсатора заряжена положительно, а верхняя отрицательно (коллекторный переход открыт). При этом идет ток в цепи контура, подзаряжая конденсатор. Напротив, в интервалы времени, когда нижняя пластина конденсатора заряжена отрицательно, а верхняя — положительно, ток в цепи контура должен отсутствовать. Для этого база должна иметь отрицательный потенциал, а эмиттер положительный (коллекторный переход закрыт).
Колебания в контуре управляют колебаниями напряжения на п—р-переходе эмиттер — база (эмиттерном переходе) по-средством индуктивной обратной связи, как и в ламповом генераторе.
Если фаза колебаний напряжения на эмиттерном переходе подобрана правильно, то «толчки» тока в цепи контура действуют на контур в нужные моменты времени и колебания в контуре не затухают. Для этого концы обмотки катушки Lc должны быть присоединены к базе и эмиттеру так, чтобы при положительном потенциале нижней пластины конденсатора потенциал базы также был положительным. -Амплитуда автоколебаний в контуре пропорциональна напряжению, создаваемому источником, а частота определяется формулой Томсона, как и в случае лампового генератора.
Генераторы на транзисторах применяются во множестве радиотехнических устройств: в радиоприемниках, передатчиках небольшой мощности и т. д. Во всех современных электронных вычислительных машинах имеются миниатюрные генераторы на транзисторах.
Основные элементы автоколебательной системы
На примерах лампового генератора и генератора на тран-зисторе можно выделить основные элементы, характерные для многих автоколебательных систем (рис. 2.31): Обратная связь
Рис. 2.31
источник энергии, за счет которого поддерживаются незатухающие колебания (в обоих генераторах это источник постоянного напряжения);
устройство, регулирующее поступление энергии от источника — «клапан» (в ламповом генераторе роль «клапана» играет триод, а в генераторе на транзисторе — транзистор);
колебательная система, т. е. та часть автоколебательной системы, в которой непосредственно происходят колебания (в обоих генераторах это колебательный контур);
обратная связь, с помощью которой колебательная система управляет «клапаном» (в обоих генераторах это индуктивная связь катушки контура с катушкой в цепи сетки или в цепи эмиттерного перехода).
* * *
На этом мы заканчиваем изучение механических и электрических колебаний. Замечательна тождественность общего характера процессов различной природы, тождественность мате-матических уравнений, которые их описывают. Эта тождественность, как мы видели, сильно облегчает изучение колебаний. R
? 1. Нарисуйте векторную диаграмму для цепи (рис. 2.32).
Рис. 2.32
2. Может ли амплитуда силы тока при резонансе в колебательном контуре с активным сопротивлением R превысить силу постоянного тока в цепи с таким же сопротивлением R и постоянным напряжением, равным амплитуде переменного напряжения?