Author: Шишков А.И.
Tags: электротехника электроника радиотехника радиоэлектронные аппараты
Year: 1986
Text
К. Т. Н. инж. АТАНАС И. ШИШКОВ
пЕрвыIE IIIArИ
В РАДИG
ЭЛЕКТРОНИКЕ
Перевод с болrарскоrо инж. Ларисы И. Коновой
rocy ДАРСТВЕННОЕ И3ДА ТЕЛЬСТВО ..ТЕХНИКА"
София. ) 986
удк 621 .396.6 (1\1.1)
Книrа предстаl.'Яет собой С\lстематическое
изложение ОСНОI радио:щектрuники, пред-
назначенное ДШI юнwх читатеJ1С'Й. Ею мо-
ryт. ОДНdКО. ПО.'IoЗОI.tТI.CJI асе ТС:. !c:ro делает
..пеРlые шаrи" 1 этой интересной области.
В книre на доступном Jlзw"е с помощloЮ
ориrинitЛloНIoIХ рисунком рассматриаан'тс"
OCHolHwe 10ПРОС'" радиоэлеКТРОНИК'1 и
Дltютс" указаНИJl, !сак самому сдс..,атlo H
KO-
Topwe раднолюбите.'loCкие приборw. Книrу
можно ИСПОЛIoЗОlат.. 1 качестlе пособи" 1
кp
жк.tХ по радиозле"'"роннке, а тапке ДЛII
самообрdзоааНIIJI.
ATdHac ИоаНОI ШИШКОI. 1983
е/о Jusautor. Sofia
621.396 (013)
2
D
,... ..
.
, .
"t'-'" ]:'" t'f" ...
"'. !'''I'..J';'
Ji''r''t:."'I'
' "'
""'....
. :-
. 1"l?аТJтя
QP
paд
c.:>JieIcrfA)
i f,
.,
'..;.."'"
'1...... i:'''
....,.. .....
1.1. Раднолюбителl. спасает
Эl<:спеДИЦllЮ Нобиле
23 маJl 1928 r. дирижаблlo ..ИталИJl"
под комаНДОllaнием rенерала Умберто
Нобиле, перелете8 Е8рОПУ, напраlНЛСII
от острова Шпицберrен к Северному
полюсу. На борту дирижаБЛJl находи-
ласlo полярная экспеди ци 11 , СОСТОJlщаJl
из 16 челО8Ск. На следующий ден" ди-
рижаблlo достиr CeaepHoro полюса, но
разразившаllСII буря принудила ero без
посадки лечlo на обратный "-урс. На об..
ратном пути наХОДИ8ШИЙСII на борту
телеrрафист сообщил, что буря перехо-
дит 8 yparaH, после чеrО радиосвязlo
8Незапно прерваласlo. За полетом экспе-
диции следили с болloШИМ интересом
асе люди, и поэтому печальнаJl 8ССТ1o
сразу же 'Облетела асе nllTIo континен-
Т08. все ожидали с замиранием сердца
80З8ращеНИII дирижаБЛJl. Прошло три
ДНII 8 наПРJlжении и доrадках. Стало
"сно, что произошла катастрофа, 8 ra-
зетах ПОllВИЛИСIo раэличнwе предполо-
жеНИJl о rибели экипажа. Неизаест-
ноетlo треаожила асех честнwх людей.
Вдрyr 3 ИЮНJI из дере8НИ Вохма,
АрханrелJoCКОЙ области, прилетела те-
лerрамма 8 Москву. Какой
то со8СТ-
ский радиоmoбителlo сообщал с дале
Koro Сеаера, что принм сиrналы о по-
мощи экспедиций Нобилс; Это бwл мо-
лодой КОРОТК080ЛН08ИК Николай
Шмидт. Киномеханик по профессии, он
у..пекся радиолюбитеЛЬСТ80М,. 8WУЧИЛ
азбуку Морзе и сам собрал радиоп-
риемник. TpeтloCro июня аечером он
прocлywиаал тридцатиметрОВIoIЙ диа-
пазои на своем одиолаМП080М pereHe-
раТИ8НОМ приемнике, собранном на
тетроде. Он принял обрwаки какой
то
передачи, одиако ему удалосlo
раССЛlolшатIo слова... ИтaAUЯ, Нобил
,
SOS, SOS... .
Николай ничеrо не знал о катастро-
,
фе дирижаБЛJI, но сиrналw беДСТВИJl
подскаэали ему, что кто-то нахОДЧТСJI
. критическом положении и НУ'АСДа
JI
8 помощи. Поэтому он отпрааил а Мо-
СК8У телеrpамму.
Как толlo..О мир узнал HOвoeтlo,
шестlo rосудаРСТ8 начали лихорадоч-
ную подrОТОIIКУ к спасению члеН08 экс-
педиции. С08еТСКЗJI спасателloная rpyn-
па бwла самон болloШОЙ и СОСТОJIЛ1 из"
несКОЛloких кораблей 80 rлаае с n
I
слааленнwм ледоколом ..Красин'" ко-
торwй имел на борту трехмоторнwй
самолет. Весlo мир с напр"жением сле-
. дил за спасателЬН..IМ походом СМС J1blX
соастских МОРЯК08. Даенадцатоrо ию-
ЛJl экспеДИЦllII Нобиле была oTKplolTa
на льдине и принита на борт ледоt..ола
..Красин..... Пер»зя I б '1аrодаРСТВClfнаJl
телеrрамма, которую оmравили спа-
с;снные полярники, бwла адресо»зна со-
ветскому радиолюбителю Николаю
Шмидту...
1.2. Передача сообщений
на расстояния
Мечта человека передават" сообщеНИJl
на большие раССТОIIНИЯ 80зникла оченlo
даано. Соrласно дре8неrpeческой ле-
reMe известие о том, что ПОЛICОflодец
Мил"тиад одержал победу над перса-
ми, бwла доста8лена rреческим JtOй-
ном, который пробежал без остановки
42 км 195 М из rорода Марафона до
Афин. Он из последних сил прибе
ал в
столицу, сообщил о победе If умер.
В средние аека ДЛJl передачи со-
общений ИСПОЛIo30аали' дере"Jlнные
башни, nocтpoeHHwe на подходящих
BlolcoTax. Башни имели ПОД8ижи....е
жерди и дocicи. 8Заимное расположение
KOTOp"IX СИМ80ЛИЗИРОвало разлИЧllwе
БУК8Ы. В 1793 r. такое сооружениз
было построено межлу rородами Па-
риж и Лилт., rде на расстоJlНИИ 220 oICM
3
бlolЛИ расположены 23 станции. Одну
БУК8У переда8али от одноrо до друrоrо
rорода 8 среднем за 2 МИНУТIoI, а одно
предложение
за 1
2 часа.
1.3. Изобретение телеrрафа
Большой шаr вперед 8 технике СВIIЗИ
сделал талантливый русский ученый
Па.ел Львович Ши.1Линr, который 8
1832 r. изобрел пеРВ"IЙ элепромаr-
НИТНIoIЙ телеrраф. Пят.. лет СПУСТII Са-
\lЮЭ.11о Морзе сконструировал широ-
коизвестный электромаrнитный само-
пишущий аппарат, который в усовер-
шеНСТIОllанном 8иде используеТСII до
сих пор.
Телеrраф быстро проник 80 мноrие
страны, а 8 1858 r. через Атлантиче-
ский океан бwл проложеlJ первый ка-
бслlo{ СВIIзwвающий Европу с Амери-
кой. В начале нашеrо 8ека телеrрафная
техника достиrла раСЦ8ета. Были по-
строены ТЫСIIЧИ киломеТРО8 про вод-
ных и кабельных линий. Bcero за не-
сколько чаС08 новости облетали 8есь
мйр. ,
Проводнаll телеrрафнаll связь была
прекрас
ым приобретением, но се не-
ЛIoЗII было использовать 8 ДВИЖУЩИХСII
об1оСктах. Так, например, корабли
далloнеrо плавания были ОТОРlаны от
мира, и судьба их бwла неИЗllестна.
1.4. Электромаrнитные волны
Опwтw знаменитоrо анrлийскоrо физи-
ка Майкла Фарадew (1791 1867) оченlo
расширили знаНИII об электричестllе и
маrнетизме. На ОСНОlании этих OnWT08
ero замечаТ
IoН"IЙ соотечественник
ДжеЙ\lС Максилл (l831
1879) напи-
сал 8 1873 r. научный труд, 8 котором
8пеР.lolе были опубликоааны знамени-
тые четыре YPQtJllellUJI MЙKcв
Ma. Та-
ким образом, ИСПОЛloзу" математику,
он сумсл чисто теоретическим путем
предсказатlo. что с помощью электри-
ческоrо тока Moryт бwт" получены
'Jлектромazllитllые tJОЛIIЫ. (РciДИ080Л-
4
ны
зто не что иное. как элеКТРО>.fаr-
нитные волны). До Toro нипо не пред-
полаrал, что
ектричсский ток может
образовать элеКТРО>.fаrНlпные 80ЛНЫ.
Дdже и самому Максвеллу практически
не удалОСIo получить ИХ. ЛИШIo 8 1888 r.
этоrо доБИЛСII не>.fецкий физик rеирих
rсрц (1857 (894). Однако ПрО80ДJI
С80И ОПЫТIoI, rерц и не подозре8ал. что
полученные И>.f элеКТРО>.fаrнитные вол-
ны >.foryт бытlo ИСПОЛloзованw ДЛЯ ра-
ДИОСВIIЗИ.
1.5. Изобретатель радио
А. С. Попов
Знаменитый русский физик Алексаидр
Стеllаиович Попов (1859 1906) пер-
8ЫЙ ученый, который понял, что ЭJlект-
ромаrнитные волны МОI ут бытlo исп<r
льзо.анw как средство дJl11 бесllрО
ОД-
ной связи И поэтому 110 праву считает-
СII изобретателем радио.
Рис I 1. ПерlllolЙ р
иопрнеl\4ИИК
А. С. Попов РОДИЛСЯ 16 марта
1859 r. в поселке Турьинские рудники
Пермской rубернии (сейчас rород
КраснотурIoИНСК). После ОКОНЧdНИЯ фи-
зико-математическоrо фа КУЛloтста 8
r. Петербурrе он ОС1алСII работат.. 8
Университете, потом преподавал 8
BoeHH<rMOpcKOM училище. Там ПОПОI
провсл большую научно-исследо.а-
тсльскую работу 8 области электри-
ЧССТlа. В результате он Сl\онструир<r
»аЛ УСТРОЙСТIIО. Koтopo
peazиpOtJQ.lO на
'JлектРОМQlllитllЫ
tJo""",, по..,tJ"Jlющи
-
CJl .0 6p
MJI
розы (каждаll МОЛНИII из
лучает мощные электромаrНИТНlolе вол
HIoI). Это устройство представляло ccr
бой п
р6ЫЙ . Mиp
paдиoпpи
MllиK
(рис. 1.1).. 7 маll 1895 r. А. С. Попо.
продемонстрировал с.ос изобретение
перед Русским физикcrхимическим o
ществом . Пстербурrc и в",ступил С дcr
кладом об ero устройстве и дейст.ии.
Этот денlo .ошел в историю как деиlo
рождеНИII радио.
1.6. Развитие радиотехиики
После ОТКР"'ТИII А. С. Попова ученые
напра.или свои УСИЛИII на усовер-
шеНСТlо.ание радиоприемников и ne
редающих устройст., т. к. ПОНАЛи, что
беспроволочнаJl раДИОС.IIЗЬ имеет
большие перспективы. В 1903 r. Фл
мииr изобрел ламповый диод, а .
1907 r. Ли де Форест сконструировал
mриод1lУЮ лампу. Это бlo1ЛО началом
HOBoro этапа в развитии радиотехники,
поскольку 'JлекmрОIllIЫ
.,а.мпы МО
Ли
)'CU,IUBamb слабые 'Jлекmрические cи
IIa-
.,ы. В 1913 r. Мейсиер сконструиро.ал
первый atlmo
e1lepamop, С помощью Kcr
Toporo можно было получитlo IIl!заmу-
хающи
'J.I
кmрич
ские колеба1lиJl, а это
б...ло оченlo важно ДЛJl передающей
техники. В резул"тате этих откр",тий .
период 192()"""",1925 rr. началрс.. произ
.одство раЗЛИЧНIoIХ видо. лаМПО.IoIХ
радиоприемников и строительство pJl
да радиопередатчико.. Так возникла и
оформилась наука радиоm
Х1lика, rла.-
ной задачей которой ЯВЛllласlo передача
информации (речи, музыки и сообще-
ний) на большие раССТОIIНИII беспрово
лочным способом.
Радиотехника быстро раЗВИlаласlo,
. J'C1ультате чеrо в 193()"""",1935 rr.
были разработан... ряд но.Io1Х раДИ<r
ламп: ne1lmodbI, комби1lироваllllЫ
лам
пы,
a10mpO;lbI, mupampo1lbI и т. д. Это
дало В01МОЖНОСТIo, с одной стороны,
конструироватlo радиоаппаратуру
· устройства 1аllидноrо качества, а с дpy
rой, радиотехника и ее приложеНИII на-
чали проникатlo . промышленностlo,
приборостроение, измерител"ную тех-
нику и т. д.
В конце .торой мировой .ойны 11
с."зи С улучшением качсстаа ради()лcr
каторо. бloJJJ сконструироаан пер....й
mОЧ
ЧIIЫЙ диод. Таким образом, полу-
про.одники .ошли . радиотехнику, а
по.оротНIdМ моментом стало от-
крwтие. 1948 r. mраllзисmора (изобре-
татели: Бардин, Братейн и Шокли), что
послужило началом полупрй-одllUJ((ЖОЙ
эл
кmрОllики. По с.оим осно.ным ка-
чсстаам (малый объем, долrо8СЧНОСТIo,
отсутст.ие накала, механическаll
прочност", экономичностlo, питание от
ИСТQЧНИКО. низкоrо напр"жеНИII и пр.)
транзистор оказалСII ССРloC3н...м KOHКY
рентом радиоламп.
В результате с 1955 r. началасlo
б ыстра 11 mраllзисmоризациJl ра-
диО'J.,ектрОllllOй аппаратуры, и . Ha
СТОllщее врем" электронные лампы Ha
ходят применение только . передатчи
ках, . HeKoToplolX ПРОМlolшленных ycт
ройствах и . специальной радиоизме
рительной аппарату
.
Особенно перспеl'IИВНIoIМ оказалосlo
.недрсние транзисторо. . электроннcr
llolчислитеЛloн...е маШИНlol, котор...е до
Toro .ремени СОСТОIIЛИ из большоrо
количества радиоламп (примерно
50000) и занимали 2
3 комнаты. Это
положило начало II0.'-"IIровод1lиково,;
.IIIIKP0.J.IL'KlllPOIIII"'/I, которую С полным
правом можно наЗDaТIo одним из чудес
человеческоrо rеНИII. Так возникли Ull
тL'c'pa,lbIlbIe ('хе,иы, 1 KOTOplolX кристалл
размерами примерно 4 х 4 миллиметра
содержит 1 О 000 транзисторов! Приме-
няя ИХ, разработчики радиоаппаратуры
достиrаюr почти фантастической мик-
роминиатюризации электронной аппа-
ратуры. Вот почему радиоэлектроника
'JUtlимает ведущее место 1 современной
tшучно-технической революции I1 np<r
rpc,,:ce Bcero человечесТlа.
5
1.7. Возникновение
радиолюбительскоrо
движения
Возможностlo передачи речи и музыки
иа БОЛloшие раССТОIIНЮI при помощи
радио.оли предста.лJUlО в свое врем,.
8аСТОJlщее чудо. Сеrодия мы уже при-
.ыкли IC радиоприемнику и телевизору,
но люди старшerо поколеНИII с умиле-
нием ,спомииают тот период 1925-----
1930 rr., коrда они с трепстом надеаа-
ли иаушники, ожидu услышатIo Дl\Ле-
кую речlo или музыку (первые радиоп-
риемиики были с иаушииками).
После пер.ой мировой .ойиы чу-
до радио,олн" заиитриrоаало мн;rих
и оии начали изучатlo "тайны" этоrо из-
оБРСТСИИII, а и<'которwе и сами иачали
собирать радиоприемиики и передат-
чики. Так ,озникло радиолюби-
ТСЛloCкое д
жение, которое об1оСДИ-
ИIIСТ l' е.оих pJlДax людей различных
про
ий и возрастов.
Виачале иа радиолюбитслей ие об-
ращали особоrо внимаии,. и, 1IfТобы
они "ие мешали" служебиой радиос..-
зи, им бloIJl предоставлеи коротко.ол-
ио.wй диапазои (" то .реМII считали
длинные ,олны самlolМИ пcpcnектив-
иIolМИ). Но .дрyr . коице 1923 r. Д8ое
радиолюбителей устаио.или радиос-
Bn" между Аиrлией и Америкой иа ко--
ротхих .олиах, притом с помощью ма-
ЛО
ОЩНWХ п
тчиков. Это от-
крwтис ,ызsало п
p
вopom. и специа-
листам прlfWJlОСlo измеиИТlo с8ОС отно--
шение ие ТОЛloко к коротким .олиам,
ио и к радиолюбителям. Об этом св и-
детCJ1loCТВyIOт официалloиые обращеиlUl
рllда пра.итслloCТ' к радиолюбитCJUlМ
acero мира о совместных исследова-
ниях при о.ладеиии дальией радиос-
'SlЗIoю иа JCороrких .олиах. И рсзул.., а-
тw не заставили себя ждатlo
уже rод
спустя радиолюбитсли. ИCnОЛJ.3у" ма-
ломощиwе Пt:редатчики, установили
с.,.зlo иа коротких .олнах между Аиr-
лией и НОIОЙ Зеландией. ТаюfМ образ-
ом было доказаио, что можно устано--
.ИТlo радиОСВJI"JIo mC"-ду любlon.ffl дяуМJI
ТОЧ1Сами зсмиоrо шара. Это повысило
6
авторитет радиолюБИТСЛloCкоrо движе-
IUUI и привело JC мсждукародиому cor-
лашснию, соrласио которому oпp
д
MННЫ
короmк(Жолн
wе диапазоны пре-
досmа6AJfлись радиолюбumeAJfМ.
В настоящее 'PcМJI радиолюби..
ТСЛloCкое движенис ие тол"ко "хобби",
ио И .маСС(ЖQJI школа самосmо..
льно-
Z(} п
ыш
НUJf кsалификации . области
прием ной и передающей ТСХНИ1l::И, тсле-
мехаНИКlt, радиоynра.леНIUI, тслевмс-
ИИII, электроаt.l'СТИКИ и Т. д. Это под-
тасрждаст тот факт, 'что с радиолюби-
ТСЛIoCТ.а начали с.ою деJIТелloНOCТIo
мноrие из.сетные учеиwе, cpeJUI кото--
рых советские академики МИНЦ, Берr.
Введеиский, Сифоро. и др. Радиолю-
бителем бwл и осталеJl им до коица
жнзни Эрнст Креикелlo
радист про--
слааленной . 1937
1938 rr. ПОЛJlРИОЙ
экспедиции е08стсжоrо учеиоrо Папа-
нина. О боЛloшом значеиии радиол
БИТСЛloCкоrо Д8ижени,. rо.орит тот
факт, что 80 .peМJ[ ,торой мировой
IIОЙНЫ тыеJlЧИ радиолюбитслей 8СТ}'Пи-
ли . ряды СО8СТСКой Армии и' ,нсели
свой .клад' победу, а более 300 из ИИХ
бlolЛИ удостоеиы звания repo,. Соаст-
C1Coro Союза.
В Болrарик радиолюбительское
Д8ижение зарождастс,. с ПОJl-лением
первых заrpаиичных радиоприемиико..
Среди "эаrоревшихс,," радиолюби-
телloCТВОМ . то .рем" бloIJlИ праф. Асен
Златаро. I t Элин Пслин 2 И др. В
1926 r. бwл осиоин пер.wй pa
o--
ICJ1)'б, задачей KOToporo бloIJlа преиму-
щестаснно просвстителloИW( де-
ятелloност". а 9 лст соуст,. начал .шо-
дитlo пер.wй радиолюбитет.ский жур-
нал.
После 9.IX.J944 r. радиолюби-
ТСЛloCкое движение . Болrарии стано--
вктся орraнизоаанным. СоздастеJl pllД
областиlolX, rородских и районных ра-
диоклуБОl, . которых ТIoIеячи юиошей
и девушек под руко,одст,ом ОПlolТНloIх
сп:циалисто. овладевают радиотехни.....
кои и по.ы шают е.ою квалификацию.
I 8иднwil болr.tpCICКЙ ученwli-ItИМИIC nporpec;
СИ"IIWХ t'Jrлмоа (l88
1936).
2 ВИДНIolЙ болr..pctrnй писатеЛlo (1S87
1949).
. По НСОфИQИальнwм дaннwм сейчас .
стране ИМССТС" более 30 000 радиоmo-
бителсй, из которых более 500 нмсют
личные радиостанции.
На боm.шую заботу rocyдapcтвa о
Ра,дноm06итcm.cт.с . Бошарии ради
тобители оneчают КОlIXpCТIIWМи дс-
лами. Об ЭТОМ с»идeтcт.cnУЮТ не
ТОЛIoхо даУХСТОРОlПfИе радиотоби-
1'C1IIoCЮfе с.си, КОЛИЧССТ80 хоторых
ежеrодио пре.wwаст 1 000 000, но и
боm.wое количсст.о Э1CCDонато., пред-
стааmrсмwx С"-кеrодио на .ыстааках
ТНТМ. Это нсдаУСМWCJIскио дока-
зWUет. что радиолюбители иахОДЯТС"
. ПСР.WX р"дах носителсй техиичсскоr(\
nporpecca . Болrарии и. таlCИМ образ
ом, прет.оряют . ЖИ3Н1о .лозунс пар-
тии "Болrарскаll нация.... наци"
тсхничCCIaUl, иаци" . КОММУИИСТ1lче-
скаll "..
1.8. Развитие радиотехиики
в Бопrарии
Раз.итие радиотехники . Болrарии Ha
чинаСТСII . 192 1925 tr. с по".лснисм
ПСрlWХ зarpаничНldХ радиоприсмнико.
(рис. 1.2.). Они принимали толloКО
Рис. 1.2. Одии из nepawx радноприеМИИ"ОIl
Рис. 1.3. РадиОlCомбайи
иностраннwе радиостанции, т. К. . то
.рем" '. Болrарин не бwло радиопсре-
даТЧИКО. rpажданСКОI'О назначски".
Craтистика показwаает, что. 1927 r. .
стране бwло lcero 427 радиоприсмни-
ко..
Рис. 1..4. СоаремеииlolЙ телеаизор :
Рис. 1.5. КармаииlolЙ кaJПdC)'JUlтор
В 1929 r. rpynna радиолюбителей
построила пераwй радиопередатчик
мощностloЮ 50 aaтr, а через два rода
мощностlt ero бwла увсличена ДО 500
aaтr. В 1935 r. радиоасщаиие cтaHcr
аИТСII монополией rосударстаа. Через
ДN rода бwл построен передатчик Pa
диcrСОфЮI около села Вакарсл. В то
арем,. . а стране не было радиопрcr
мwшленности, радиоприемники и ра-
диодетали ааозили из
эа rpаниЦlol.
после 9.1Х.1944 r. началс,. оурю.1Й
расц-ет Болrарии. В стране от-
крwааютс,. как средние, так и аwсшие
технические учсбнwе эucдеНЮI по pa
диотехническим специалЬИОСТJlМ. Од-
ноаременно эахладываютс,. осноаы
отечсстаенной радиопромwшленности,
начинастс,. cтpoнтeJIJtCТBO nepBWX эааcr
доа и преДnРИllТИЙ, произаоlVlЩИХ pa
диоаппаратуру. В 1959 r. acтynил а
эксплуатацию Софийский ТCJJеаизион
нltIЙ передатчик, после чcrо началосlt
стронтслltCТ80 цслой сети рстраНСЛIIТcr
роа и передатчикоа, чтобw телеаизион
кую nporpaммy моrла приииматIo ас"
страна.
Сеrодня БолrаРИJl
страна с xopo
шо разаитой радиоэлектронной пр<r
мwшленностloЮ. В 1980 r. а стране Ha
СЧИТWUЛOClo около 2 000 000 тслеlИЗcr
роа и 2 500 000 радиоприемникоа,
боЛltШU частlt KOTOp"IX произвсдена
отечестаенной промltDIJЛениостью.
Сейчас а Болrарии ПРОИЗВОДIIТСII pa
диоnpиемники (рис. 1.3,), телеаизоры
..
.t'{Е'
з
nО
IV" .
(рис. 1.4), радиопередатчики, радиол<r
каторы, элеJ.lpонно-счетнltlе машиНltl
(рис. 1.5), маrнитофонw, полynроаод
никовые приборw, rромкоrоворители и
т.Д.
1.9. Что 311ачит СЛО80
"радиоэлектроника"
Два
три десятилетИJl назад радиотех-
ника оuатwаала, rЛUНltlМ образом,
радиопередающую и радиоприемную
теXНИJCУ. Сеrодн,. слоао "радиотехни-
ка" уже заменено более ши!оки.w пOH"
тием ,,радиоэлектроника, которое
,ключает , сю" не только paдиoтeXH
ку, но и р"д Н(ЖЫХ областей знани.., Ta
ких как полynpОIОДНИКОaaJI электрони-
ка, импущнаJl техника, электроннcr
ВWЧИСЛИТСЛloна,. техника, электронная
аатоматика, телеlидение и т. д. Отсю-
да аидно, что сели сначала радиотехни
ка бwла саязана с передачей информа-
ции беспроаодным способом, то сейчас
радиоэлеАlpоника rлубоко аошла пcr
чти 80 асс облщ:ти человеческоrо зна
ни,.. Без радиоэлектроню;и немыслймw
не ТОЛltко радиоприемники, телеlИЗcr
ры и мarнитофонw, но и электроннcr
IWЧИСЛНТСЛloные машины, космнческие
корабли и ракеты, кибернетические
устройства и аlтоматы, точнейшие из-
меРИТCJJItНlo1е приборы и аппаратw,
саеРХЗlукоаwе самолCТltl, электрониwе
микроскопы и т. д.
1. И:юбретателlo радио
русский ученwй А. С. Попоа. ДeH
рОЖДСllИЯ радио
7 мая 1895 r. Денlo 7 мая определен как МСЖДУllаРОДllWЙ дe
радио.
2. Виачале радиотехника охаатwаала, rлаанwм образом, приемную и пере-
дающую технику. Однако с аоэиикновеиием иоаwх областей зиания а иа
стояшее аремя ИСПОЛloзуетC1I слово радиоэлектроиика, более емкОе и IIсе-
оБW\lJlЮщее.
3. ДО 9.IX.1944 r. а Болrарии не бwло радиоэлектроииом ПРОМWIUЛL:ИИОСТН и
асе радиоприемиики и радиодетали а80ЗИJIИС.. ИЗ
1а rраиицw. Сerодия Бол-
rария .... страна с хорошо развитой радиоэлектроиной промыu1енносп.ю..
Она производит ра3JIичнwе 8ИДW радиоэлеk"ТJIOННОЙ аппаратур.... KOTopwe
8WВО3ИТ 80 MHorнe страны мира.
8
Р З
'f1IJ
4
Осио ные сведеЮtя об ЭЛСl(тричестве
2.1. Электротехника .....
основа радиоэлектроники
Кaждwй знает, что радиоприемники,
телевизоры, маrнитофоны и прочие pa
диоэлектронные УСТРОЙСТlа работают
на электрическом токе. Но а то время
как а обwчных машинах ССТIt ДIИЖУ-
щиесll части и все JlмеНИJl нar ЛJlДНЫ, а
радиоэлектронике все как будто MepT
10 и неподвижно. В действительности
этот покой обманчив, потому что каж-
дwй проводок и каждаJl деталь rycтo
"населены" неаидимыми rлазу элект
ронами, совершающими неаообразимо
сложные движеНИJl.
Электрический ток зарождаетСJl а
микрофоне, протекает через антенну,
образует радиоволны, усиливаетСJl
транзисторами, раскачивает rpoмxorcr
аорителlo, рисует картины на экране Te
левизора и т. д.
Поэтому (Жлад нu эл ктронuкой
Н .wыслuмо б 1 1HaHUJl c oйcт эл кт
рUЧ СКОlО тока и lO 1aKO" .
2.2. Электризация тел
Еще а дреаности было извсстно свойст
во "нтар'! (окаменеашей смолы иrлcr
ЛИСТНIoIХ растений) ПРИТllrиватlo леrкие
предметы, если ero натеРСТIt шерстью
или кожей (рис. 2.1). Посколltку rpcче-
ское название "нтаРll электрон, OT
сюда и аозникло название "электри
ЧССТIО". Электризация предметоа ocтa
ааласlt неизученной до конца ХУI аека,
коrда было открыто, что и дрyrие Be
щсства, например, стекло, сера, смола,
сурryч и пр. обладают подобными
саойстаами. OnitlТW показали, что при
эл ктрuзацuu т л sспда получа тСJl
дsа идa эл ктрuчества.
Электрический зцряд, возникающий
на стеКЛIIННОЙ палочке был назван по-
JlОЖИТелIoНЫМ, а электрический зарJIД,
lозникающий на эБОНИТОIОЙ палоч-
ке .... отрицателloНWМ. Так аозникли и
обозначеНИJl плюс (+) и минvс (+).
Рис. 2.1. НаэлеКТРИ30а3ННaJI CYeICJI"ниа" палочка
ПрНТJlrиuс:т леrкие тела
А какие изменеНИJl происхоДJIТ а
стекле и эбоните при трении? Чем
оБЪJlсняеТСII электризаЦИII?
2.3. Объяснение явления
электризации
Все предметы и вещсстаа СОСТОJlТ из
малых частиц, назыааемых атомами_ В
твердых аещеСТlах атомы крепко саJl
заны между собой, а а жидких и (а-
зообразных эти са"зи нсзначител..ны.
Чтобltl nOHIITIt как малы атомы, npeд
стааим себе, что а одной капле aoдw
аТОМОI больше, чем аодянwx капелit а
Черном море!
Каждый атом состоит из положи
тельиоrо JlДP aOKpyr KOToporo обра
щаЮТСJl с rоловокружительной быст
ротой отрицателltНО заРllжеННlo1е части-
цы, наЗlolааемые электронами. На
рис. 2.2 показаны атомы леrкоrо rаза
rеЛИJl и железа. Таким же образом уст-
роены атомы асех дрyrих химических
элементоа. В обlolЧНОМ СОСТОIIНИИ число
вращаЮЩИХСJl aOKpyr JlДpa электроноа
раlНО числу DОЛОЖИТСЛIoНWХ частиц JIД
ра, и атом . ч лом эл ктрич ски
нdDпрален.
9
"...... " , ,
\ ',)(".... ,>
", I
,,/ ",'
\/ ( Х
" " р \
, , / \
/ '",' \
! ............ '..., "
\.........,..-' ..... ........
,.. x
l' \
" I
( ... -: ... \ I .... ...\
\ I 1 1"..h ': "
... oJ j ! ;t ;o-...
{ \ \l' / "
" ..}.. i.t;;Ь1 '1
' , ,\ \' ) >' "
'" ", I i -' il ' , ' ffi; ....v '
, " " ;."-:' /.... '\
1 "' ( .\ I
'.. ... ,! .. .L I 1. ...'
" I x f .\'
\ иo,r.... I
............. .( .........'
\.. /;" ',....,'
Рис. 2.2. Атоиlol I'CJIн" И Жc:JIс:3а
Трением, нarpeаанием и т. д. С
.нешней орбиты атома MO)j\HO отнят..
один или несКОЛloко электронов. В этом
случае КОЛИЧССТIО положительных за
pJIДO. . "дрс будст прсобладатlo, атом
прсвраТИТСII . положительно заРJlжен
ную частицу, ПОЛОжнтeJJlo.....й ион. Кро-
ме потери электроно., возможно и
присосдинеиие дополнительнldX элект
роно.. Ври этом атом прс.ращаСТСJl .
отрицательно зарЯЖеНную частицу и
называСТСJl отрицатет.ныч иоиом. все
это показано на рис. 2.3, rде атомы
прсдстааленw . упрощенном виде.
При электризации тел происходит
отдача или присоединение ТОЛIoКО
электронов, а положительные частицы
остаЮТСJl неподвижныи,' потому что
они наХОДЯТСII . JlДpax атомов и крепко
С.llзанw с lеЩССТIОМ. Например, на-
терта,. лоскутом шерсти стеКЛJlннаJl
палочка заряжаСТСII положительно, а
шерст.. отрицательно, т. к. электро-
ны пеРСХОДIIТ со стеклянной палочки на
шерст... При натирuнии эбонитовой па-
лочки электрон... персходят с шерсти
10
о /!tUтpI1...... атDИ
o л...""',.".tIШ.... ·
а Oтp..a,"",lНNи ...
е эмктрон
Рис. 2.3, УСЛOllllое изображение элементаРНloI1t
чаСТИЦ
на палочку, поэтому лоскут шерсти за-
р"жастся положитеЛloно, а эбонитовaJI
палочка отрицательно.
Яаление присоединеНИJl или отдачи
элеКТРОНОI от аТОМОI называСТСJl еще
ионизацией. Оно не имеет ничеrо общс-
ro J: расщеплением атома, коrда изме-
JfllCТCJl строс:ние "дра.
2.4. Электрон
Без ПРСУ8СличеНИJl можно сказаn., что
электрон JlВЛJlСТСJl самой замеча
тельной материальной частицей, кото-
ра'! создала целую эпоху. науке и Tex
нике. ПознаКОМИМСJl поближе со
свойст.ами и особсННОСТJlМИ этоrо
"чародеJl".
Электрон иеобычайно мал. Если
ПРИНJlТIo, что он прсдстаВЛIIСТ собой
сферу, то ero диамстр . )00000 раз
меНloше диаметра атома, а вес одноrо
электрона во СТОЛЬКО раз меньше ОДНО-
ro rpaMMa, во сколloXО раз один rpзмм
леrче земноrо шара.
При электризации тел эл ктроны
п р ходяm с oдHOlO т ла на др)'zо . но .
силу малой массы электронов .идимой
перемены . .ссе тела не наблюдаСТСII
Следуст отметит.., что эл кmроны C X
tJещ ст, и хиJlfич ских ЭЛ JIf нт(Ж С(Ж р-
ш ""о oди"aKlМЫ.
Целый ряд остроумных и изуми-
тел"ных по СIОСЙ точности опытов, по-
ставленtfых физиками, дали возмож-
HOCТ
измерит
не ТОЛloко диаметр и
M.lCCY электрона, но и 8СЛичину ero oт
рuцат
ЛЫ'ОIО ,.lектричеСКОIО заряда.
Срааниа размерw и массу электро-
на с ero электрическим зарядо..., м...
сразу заметим, что . IIuчтОЖIIОМ обье-
.we ,.СКОIIЦ
IIтрuр(Жаll" сравlluтелыIo
БО.lыио'; ,лектрuческий заряд. Масса
электрона исключительно мала по
сраВllенмю С теми оrромными силами,
KOTopwe а нем сосредоточены. В этом
отношении электрон подобен Ma
ленькой птичке, обладающей мощ
мостью самолетноrо мотора. Блаrода
ря этому электрон исклюv,ительно
..маневрен"
011 мож
т дtJu('аты:я с
О?РОМIIОЙ скоростью и проuзtJодllть
.wиА.lиарды КОАюаllUЙ в C
KYllдy.
Сам по себе электрон
мала" час-
тица с пичтожнwм электрическим зарll-
дом. Однако число участвующих в раз-
личных электрических IIме"ИII"< элект-
роноа orpoMHo, и в РСЗУЛloтате эффект
может бwтlo очень значительным.
2.5. Единица количества
электричества
Радиоэлектроника
наука при клад-
Hall. Это означает, что она не только
изучает IIмеНИII, но и создает новые и
сложные устройстаа. ПРОСКТИРОВRние
и конструирование этих устройств CBII
зано, С одной CТOPOHW, С математикой,
а с друrоА
с величинами, характери-
зующими электричестао.
М ы уже знаем, что при электриза
ции тел имеет место или отдача., или
прнсоединение электронов. Для оценки
этоrо явлени" сущестаует понятие КО-
личсство элеКТРllчсстаа. Единица коли
чества электричества называетСII куло"
а честь французскоrо физика Шарл"
Кулона (1736-----1806). Оди" кулон
электричестаа равен такому OrpOMHo-
му числу электронов:
1 кулон == 6 300 000 000 000 000 000
электронов.
Натираll СТСКЛIIННУЮ или эбонитовую
палочку, наэлектризовыва" ее, мы OT
нимаем или добавляем ТЫСIIчные части
хулона электричества, однако, число
участвующих а этом процсссс электро-
нов orpoMHo и наСЧИТloIаает с?тни и
тысячи миллиардов.
2.6. Электрическое поле I
ВoKpyr каждоrо зар"женноrо (нюле",-
ризованноrо) тела сущестаует Э.1
ктри-
ческое пол
, нсвидимое нашсму rлазу.
Электрическое поле имеет такое
свойстао: если поместить а HerO друrие
зар"женные тела, то на них начнут дей-
ствовать определенные СИЛIoI. Следоаа-
тельно, ,лектР'lчеСКDe -/lo.fe "в.fJf
тся
IIосит
л
м :J1Iepzuu. Эта энерrи" не по-
лучаетс" изане, а возникает за счет тех
причин, KOToplole наэлектризовали те-
ло. В св"зи С этим вспомним осноаной
закон при роды (закон сохранени" энер
rии): ",epzUJf IIе tJОЗlluка
т и lIе исч
зает, Olla только пep
xoдит иЗ одllОZО
tJида (( друzоu и из oдllOZO тела tJ дрУZDe.
На рис. 2.4 показ
но, как зар"жен
ные тела 8заимодействуют nocpeДCT
вом своих электрических полей. Сле-
дует помнить, что тела, IIа'Jлектрll3О-
tfallllbIe раЗllоимеllllыми зарядами. при-
тя?uваютсл, одllоuмеllllыwuи
оттал.
кutJаются.
Электрическое поле характеризуст-
ея, rлавным образом, двум" 8Сличина
ми: напра8лением И нап р"жен ностъю.
по.10жителыI.ww IIапраtJлеllием поАЯ
прrтято считать IIаправлеlluе от поЛО-
жuтелыlс'оo зарJfда к отрицательному.
Дл" наrлядности эле".рическое поле
изображаете" т. н. электрически\tи C
ЛОВ"'''И ЛИНИЯ\fМ, которые выходят из
РНС. 24 TCJlII. 11.1 f11CК1pH30II..IIHble ОДНОИМен-
нЫМН з.lр......I...Н. оrrdJ1КНIIoIЮТС". .1 IldЗllС"-ТРИЗО-
в'IIIIIЫС P,I"lI""I"'CIIIII""'H 1.IP
)M"'H \lpllllll Н-
8.110 I СИ
v J
j'l
11
Рис 2.5 СилоаlolС линии ЭЛСктрИЧС:Сltоrо ПOJ1,.
ПОЛОЖИТСЛloно заРllженноrо тела и .x
,Д,IТ . отрицателloНО зар женное. Их
форма СВllзана с силой, XOTopa дейст
.о.ала б... на с.оБОДНIoIЙ положи
тельн...й зар"д, помещеннЬ1Й . данную
НаnроЬленuе
/ . n<WI
+
.
+ F
+ +:
+ ...
+
точку поля. На рис. 2.5 показан",
электрические пол разноименнЬ1Х и
одноименн",х зарядо.. Там, rде СИЛ
.Ь1е линии расположен... более rycтo,
напряженность ПОЛII больше.
НаnраЬленuе ЭЛ.
............... noля
.....
+
+ F ...
+
+ ...
+
.....
Рис. 2.6. ПоложитеЛ"IlIoIС ЧdСТИЦIol Д8ижутс" а
И"ПрdlЛении ПОЛ"
На рис. 2.6 показано электрическое
поле между Д.УМII разноименно зарll
женнlo1МИ металлическими пластинами.
ПОЛОЖИТСЛЬНIoIЙ электрический зар"д,
помещенный . это поле. будет дви-
raTbCII . напра(fл "ии пол.., потому что
будет ПРИТllrи.аТIoCII отрицателloНОЙ и
отталкиваТIoCII положителloНОЙ nласти ,
ной. А если . то же самое поле помес
титlo электрон (рис. 2.7), то. поскольку
он I18ляетСII отрицателloНО заряженной
частицей, он будет отталкиаатloC от
отрицательно зар"женной пластин... и
ПРИТllrиваТIoCII к положительно зарll
женной, т. е. электрон будет д.иrаТIoCII
против напра.леНИII пол .
Оба примера показ....аюТ. что поле
дейст.ительно являетс носителем
12
Рис. 2 7. ОтРИUdТС:;I Нhlе ЧdСТИЦIol ДJlижyrСJl Н"-
астречу полю
энерrии, т. к. при определенных усл
внях оно может совершатlo работу по
пере носу электрических зарядов.
з nоN1\-\"1'Е\
1. Ikщество состоит И3 маленьких частиц, Ha3WBae\fblX аТО\fами. В нор-
мально\t состояннн они нейтральны, т. к. количество положител"ных 3apll
дов 8 IIДРС равно количеству ОКРУА\ающих ero отрицатеJlIoНЫХ электронов.
2. ATO\t, присоеДИIIIIВIUJ\Й или отдавшнй э.1ектроны, уже не нейтрален, он п
вращается соответстаенио 8 отрицательио или положнтельно заряженный
ион.
3. Электризащtя TCoI1 СВЯ331lа с отдачей илн присоеДИllеннем электроно,. По-
Jl0жите.ilЫlые заряды lIеподвижно СВЯ3аны с ядра\tн атомов, т. е. с .ещест \
80\1.
.с. ВоКр)Т любоrо 3:Jря еllноrо тела существует элеlПРИЧеское поле, которое
является 11оснтеле\l энерrии. I
S. Свободнwй элеКТРОII, ПО\lещенный в электрическое поле, начннает дви
rаться навстречу полю. Блаrодаря своей маJIОЙ массе н значитеЛloно\tу элект
рическо\tу зар"ду элеКТРОII, ПО\fещеЮIWЙ в соответствующее поле, может со-
вершат.. \tиллиарды ко.1ебаlШЙ 8 секунду.
6. ЕДИНlща КОJlичества электричества называется кулон.
13
.
i
-,
E: '
IIocтo F;j 'зл rcrр еСК))f'А ТОК
3.1. ПРОВОДflИКИ И изоляторы
Всщестlа. 1 которых имеетеll значи-
ТСЛloное количество свободн",х носите-
лей зарllДОВ (электронов или ИОНОI).
наз...ааЮТСII ПРОlодни амк. Хорошими
ПРОIодниками IIВЛIIЮТСII все металлы.
раствор... солей. кислот... и щслочи.
алажнаll ПОчва и пр. Тсло человека TO
же ПРОIОДИТ электрический ток. oc
бенно. если кожа Iлажнаll.
Из метаЛЛОI лучший nрOflодllик
с р бро. за ним следует медь. золото.
алюминий. цинк. железо и Т. д. На
практике чаще Iccro используют Meд
Hlole ПРОIОДНИКИ.
Если бы 1 lоображаемую лупу. yae
личивающую 1 миллиард... раз. мы
Рис. 3 I Как аlolrл дс.1И 6101 ПРОllOдиик и изол,,-
lOp ЧС ., 800БРdЖdС...УIO .IYIIY ,
м.moмuчeckuu n k
о)
И3Oo\llmoр
"
\4
моrли рассмотретlo металлический
ПрОlЮДIIИК (рис. 3.(0). то м... заметили
бы. что во 8нешней орбите каждоrо
атома недост:\ет по одному электрону,
т. е. атомы предстаlЛ"ЮТ собой поло-
жительнwс HOIIW. ЭТИ ион.... хот" и уда-
ленные друr от друrа. сильно СВllзан...
между собой междуатомными си
лам и, что и обусловливаст Тllердостlo
металлов. Между ПОЛОЖИТСЛIoН...МИ и
нами HaXoДJIТCII 1 хаотическом ЛIIИЖС-
нии CBOOOДllыe ЭJlектрокы. Это хаотиче-
ское Дlижение наЗIoIваСТСII еще терми-
ческим колеБUllием и оно тем интенсив-
нее. чем выше температура металла.
Число свободных злектронов в одном
кубическом сантиметре металла or-
ромно около
100 000 000 000 000 000 000 ООО!
Длll сравнеНИII М.,ожно отметитlo.
что это число больше. чем число песчи
нок. содержащихся 1 \ 00 laroHax с пе-
ском.
Надо отметить. что металлы 1 цe
лом электрически нейтральн.... потому
что положитсльн...е зарllД'" ИОНОI ком-
пенсируютс" точно таким же числом
отрицательных заР"ДОI свободн...х
электронов.
Вещсства. в KOTOplolX ОТСУТСТlУЮТ
свободные носители зар"дов. Ha
зываЮТСII изолятора\fИ или диэлектри
амИ. К ИЗОЛIIторам OTHOCIITCII: 10ЗДУХ,
каучук, фарфор, пластмасс.... слюда.
парафин. масла. шелк. смолы, стекло.
rетинакс. бакелит. дистиллированнаll
lода и пр.
Если в нашу ..Iолшебную лупу" м...
рассмотрим одну полосочку ИЗОЛIIтора
(рис. 3.\ б). то заметим. что здесlo lсе
электроны сильно СВllзаны с атомами.
СлеД08ательно. " иЗО.I!II"орах от-
(')'т('mв)'ют свооодllые 1I0('ит .'" зар."
деж. '
Как мы увидим далее. различные
виды ПРОВОДНИКОI и ИЗОЛ"ТОРОI "I
"
ЛЯЮТСII основными материалами. KOT
рые ИСПОЛb!JУЮТСII » электротсхнике и
радиоэлектронике.
3.1_ Электрический ток
На"раtfЛ
""
д6UЖf?"U
с«ооод"ых ,,0-
cиme.lea зарядос "азыtfаетс.
,.1ектрuче-
ски.и током. В металлах электрический
ток аозникает за счет напрааленноrо
движеНИII только одноrо аида носите-
лей зарllдоа электроноа. На
рис. 3.2а условно показан металличе-
ский про водник, по которому не проте-
кает ток. Видно. что cro свободные
элеl\-трОНЫ движутс.. хаоmuч"о в раз-
ЛIIЧ1lЫХ 1Iапран le"u.'I.'( tfследствuе т
пло-
tfOlO коле6а1lUJf. Ко?да по провод1lик)'
пpoт
Ka
т ток.
o cв06oд"ы
:мектро-
"ы д6иж)'тСJf tI опреде.1т1l0М 1Iаflрuв.rе-
"ии (рис. 3.26). Но откуда пш,вляется
электрический ток в проводниках?
8'
Q,
6
в е-. tf)
9
+
1',
Рнс. 3.2. Структyp.l ПРОllOдниu: а) при отсутст-
аии 3.'Iсктричс:скоro пол,,; 6) при НdJ1ИЧИИ пол.
Каждому из нас известна плоска
батарейка ДЛII KapMaHHoro фонари
а.
Она предстааЛllет собой JtСТОЧНhК
электрическоro тока. На ' отрица-
тельном полюсе батареи имеетс" из-
быток ЭЛСКТРОН08. а на положи-
тельном нсдостаток. Следоаа-
тельно, между ее полюсами существует
электрическое поле. На рис. 3.З
бата-
рейка соедннена проводником с лам-
почкой. Если замкнуть цепь I'лючом,
то ,л
кmрич
ск
пол
. создш",
бата-
рейкой. буiНm распросmраш,ться по
прlЖ
"UКУ с Оlро.U1IОЙ скоростью. Оно
действует почти одновременно на асе
с,юБО;lllЫС ')леКТРОIIЫ. которые, а свою
очсредь. ПРИХОДII r а наПРdRлеНllое Дви-
жение. т. с. проrскаст электрический
TO
. Для а01JIИкtroВС'IИII JЛСКТРИЧССКО-
ro тока необ'ICfМИМО. чтобы цепь БЫ.1й
, зu.UК1I)'mu. Н разо'\tкнутой цепи ')лскт-
ричсский ток протекать не может.
Следует отмстить, "1 о В 1а....Кllут"й
l1епи JЛСICТРИЧеское поле действуст и на
положитеЛhНЫС ионы металла. но они
крепко СR"заНhl С lJещсством и остшот-
СII неподвижными.
3.3. ИСТОЧНIIКИ
электрическоrо тока
Источниками ЭЛСКТРИЧССКОI\) тока "в-
ЛЯЮТСII батареи, аккумулятор
дина-
о\tаIUНИЫ, различныс ВИДЫ rеиерато-
ров и т. д. Они ПРОИ3ВОДIIТ ?ЛС""Т-
роэнерrию за счст кзкоrо-нибудь дру-
roro аида энсрrии, н.шример. химиче-
ской, ....СханичссКой. тепловой 11 пр.
Следовательно, и . случаях с источни-
ками электрическоrо тока закон сохра-
НСЮIII Эllсрrии остаеТ':II в силе.
КuждыЙ истОЧIIUК тока и.иеет
cBтicтtfo при за.uы".UIllIU цепи создоtfать
в пrOlJодllukuх :ыекmр"ческое !,оле, K
торос С опрсдсленной силой дсйстаует
на свободные электроны. Поэтому ro-
BopllT. что каждый источник тока
имеет определенную электродвижу-
щую силу (ЭДС).
Источники электрическоrо тока
элсктроноа не ПРОИЗВОДIIТ, но создан-
ное ими электрическое поле при водит
. движе.ние свободные электроны, RV"'"
ХОДЯUIИССII а самих про водниках. В
этом отношении любой источник тока
можно сравнитlo с насосом, который
при водит в ДRижение воду в замкнутой
системе труб (рис. 3.36). Насос псре-
дает энерrию турбинс так Же, как бата-
рейка передает энсрrию лампочке. Оче-
видно, в любой неразвсталенной си<;те-
ме КОЛИЧССТ80 ВОДIoI, протекающей в
ТОЛСТIoIХ и тонких трубах за единицу
времени, одно и то же. только по тон-
ким трубам частицы воды движуУС" С
б6льшсй скоростью. По аналоrии
IS
Нan,o ......\2
Турбuна
151
Рис. 3 3 а) саобоДlllolе ")J\eКYPOHIoI даижутс а Н"-
IIрdllЛеиии. "ротиаОIlОJlОЖНОМ ПРИII ТОМУ II0Jlo-
Jl\ИТc:J. нОМУ lI..прd..1еНию TOKd; б) ICdЖДIolЙ ИСО
ТОЧIIИК ТОК" МОЖIIО ср..аIIИТ с ao IIIoIM Н"СО-
СОМ. .. потрс:бител с турБИllоii
можно сказатlo, что в личиllа тока tllIe
разtf тtfЛ 1I110Й з.rектрической ц nи tf зд
одllа и та Ж , только а Пр080дниках
б6льшеrо диаметра электроны даижут-
СII медленнее, чем а более тонких пр
аодниках.
3.4. Скорость
электрическоrо тока
Электрическое поле распростран етс
по проводам со скоростью 300 000 ки-
16
лометроа а секунду. Эта СКОрОСТIo так
велика, что за одну секунду поле может
обойти земной шар около ВОСloми раз!
СКОрОСТIo напраалснноrо даижени
электроноа а про водниках HaMHoro
меньше и зависит от плотности тока.
По накаленной нити электрической
лампочки электроны ДВИЖУТСII со ско-
ростью 1 2 сантиметра а секунду, а то
ареМII как а шнурах и" кабеЛIIХ эта K<r
рОСТIo не превышает 2 3 миллиметроа
а секунду. Здесlo может аозникнутlo аоп-
рос: почему же rоаорят, что СКОрОСТIo
электрическоrо тока orpoMHa?
ДЛII Toro, чтобw разобратloC" а
этом, представим себе несколько десllТ-
коа кубикоа, плотно сложеннwх по
ПРllМОЙ линии на rладкой П08ерхности.
Если толкнем пераlolЙ кубик, то толчок
дойдет до последнеrо кубика почти M
ментально, однако, СКОрОСТIo каждоrо
кубика 8 отдельности не будет оченlo
болloШОЙ. Таким же образом при за-
мыкании электрической цепи электри-
ческое поле распространяетСII по про
аоднику с оrромной СКОрОСТIoЮ и по--
чти одIlОtfр ме"'lO nрutfодит tf движ ние
как 6лuзки . так и далыl 'л ктроны.
Вот почему и ПРИНIIТО считатlo, что
электрический ток распростран етСII по
проводникам со скоростью около
300000 километров в секунду.
3.5. Направление
электрическоrо тока
Мы уже выяснили, что 8 металлах
электрический ток обуслоален только
одним видом носителей заРllДОВ
электронами. Однако а электролитах
электрический ток обуолоален как
электронами, так и положительнwми
ионами. Подобную картину наблю-
даем и в полупроводниках, rде элект
ричсский ток обусловлен ДВУМII аидами
зар"женных частиц: электронами и
дырками (дырки имеют свойства пол
жительно зар"женных частиц, т. к.
представляют собой места, а KOTOplolX
отсутствуют электроны). На рис. 3.40
условно показан полупроводник, по ко-
торому не течет ток. Видно, что элект
рою., и дырки ДВИЖУТСII хаотично а
различных напраалени х аследствие
теплЬаоrо колебаНИII. Если же полу
nроаодник соединен с источником то-
ка, то аозникает электрическое поле, и
дырки lIачиl/ают дtJиlатЬСJf . lIапраtJЛ -
lIии пОЛJf, а электРОl/Ы наtJстр чу по-
лю (рис. 3.46)
, f' ., \
J \A! etlT
8'
... .... е=. :-!
+
. е:. ....
.,
Рис 3 4 а) aIlY IIH " структур" полупроаод
ник.. при отсутстаИИ 3.1ектричс:скоrо ПОЛ".
б) н..праа1еНllое Дllи..кеllие дырок и элеlCТpOllоа
при ""ДИЧИИ э.1еКТРllчс:скоrо ПОЛ"
Далее мы убеДИМСII В том, что ДЛ
p a электротехнических правил Heo
ходимо ввести понятие наПрамения то-
ка. ,Однако мы уже аидели, что в p e
случаеа ток обусловлен ДВУМII аидами
носителей зарядоа (положитеЛЬНIoIХ и
отрицательных), которые при наличии
электрическоrо ПОЛII ДВИЖУТСII а проти
воположных напраалеНИIIХ.
Еще а прошло... веке было принято
под lIапраtJлеl/и .u З.l ктричеСКОIО тока
пони.иать lIапраtJЛ IIU движ IIUJf поло-
жuт лыlхx 1I0сuт лей зарJfдов (тоrда
еще не знали, что ток а металлах обус
ЛОIливаеi'с только электронами). По
традиции это правило сохранилосlo и
до сих пор, так что, соrласно этому
прааилу. I/aпpaв.'el/и тока tI м таллаХ
протиtJопОЛОЖ1l0 lIапраtJЛ /lию дtJиж
1Iи.. ,л ктРОl/ОtJ. Обращаем анимание
на то, что на схемах стрелки, которые
наНОСЯТСII на проводники, показывают
не напрааление движеНИII электроноа, а
направление тока (рис, 3.3а).
Следоаательно, ток во tJlIеШIl цепи
т ч т tJ lIanpatJ.' I/UU от положuт лыl-
2 Пtр8WC' 1U4'" . p.I....иО Ll<npoH"Kt
10 полюса источника к отрицат л.но-
.иу.
3.6. Величина тока
Величина электрическоrо тока изме-
ряется количеством электричестаа,
протекающеrо через поперечное сече-
ние проаодника за одну секунду. Еди-
ница величины тока назыааСТСII а...пер
(А) а честlo Французскоrо ученоrо Андре
Мари А ...пера (177 5 (836).
Ток величиной а 1 a."п p пpoт Kaeт .
том случае. КОlда ч р з поп р чное C
Ч lIи прlЖодl/ика за одll)' секунду пpoтe
Ka т одИIl КУЛОl/ 'Jл ктрuчестtJа. Следо-
вательно, можем записать:
1 ампер
1 кулон
1 секунда'
В физике принято величину тока
обозначатlo знаком J, количестао
электричестаа Q. а аремя 1. Таким
образом, приведенное выше равенстао
можно математически аlolразитlo фо
мулой:
Q
1==,'
(3.1)
Это перваll фор...ула, которую мы
встречаем в -этой книrе. Поэтому
рассмотрим на при мере. как ее испол...
зоватlo.
При...ер 3.1. Какоаа будет аеличина
тока. если через поперечное сечение
проводника 'за 0,1 секунды протекает
количестао электричества 0,5 кулона?
Эта задача элементарна, но асе же
"а уме" решить ее трудио. Здесlo на по-
мощlo приходит математика. И деАст-
аителloНО, подставляя а lерхнюю фо
мулу числовые значеНИII, сразу полу-
чаем результат:
Q 0.5
1 == == == 5 ампер.
1 0,1
В радиоэлектронике обычно ра-
ботают со сравнительно маЛlolМИ тока-
ми (раНloше ее называли еще слаботоч-
17
\I/
.... '"
........
вз
I
Рис 3.5 С ПОIl40W Ю ....lПер...стр.. ИЗll4ер стс" ас:-
личина ток.! а цеllИ
ной электротехникой). Поэтому на
практике очень часто ИСПОЛIoЗУЮТСII
меньшие еДИНИЦbl: миллиампер (одна
ТIolСIIЧН4UI ампера) и микроампер (одна
МИЛJlионнаll ампера), которые можно
записатlo таким образом:
IMA O,001 А,
I мкА =,,0,000001 А
В качестве примера можно напом-
нить, что 10К. протекающий в радио-
наушниках, рамен 1 2 мА: ток, по-
требляемый траНЗИСТОрblМ радио-
приемником, равен 1Q.-.-.--20 мА; ток,
протекающий по нити электролампоч
ки KapMaHHoro фонаря, равен 20Q.-.-.--
300 мА; ток в электроутюrе 1 2 А,
. электроплитках А; ток, про-
текающий в элсктродвиrатеЛIIХ сред-
ней аеЛИЧИНbI, равен 1Q.-.-.--20 А; ток .0
.торичной обмотке электросварочноrо
аппарата 10Q.-.-.--300 А.
Величина тока ИЗ",1еряетСII спе
циальным при бором, КОТОРlolй на-
ЗЫВ<1СТСЯ а'\lпер\tСТр. Ero .ключают .
цепь таким образом, чтоб... протекаю-
щий через Hero электрический ток ..вхо-
днл" . положительную клемму, а
..в",ходил" из отрицательной (рис. 3.5).
IX
Иноrда амперметр'" "вляются
частlof') KO i)инироваиных НЗ\IСрИТель-
HWX IIРИбоpu., снабженн..." COOTBeтcт
вующим переключателем. Существуют
и отдельные приборы миллиампер-
Meтpw и ми роамперметры, КОТОРblМИ
можно измерят.. очень мал...е токи.
3.7. Электрическое напряжение
ЭлектрИ'1еский то. , протекая через
даНlfblЙ потребитеJtlo, производит ка-
кую-то работу, например, HarpeBaeT
НИТIo электрической лаМПОЧj(И, ПРИТII-
rивает "КОрlo элеКl ромаrнита, приво-
дит . действие ротср электродвиrатеЛII
и т. д. ПроuзводUAfа.., работа заtruсuт не
только от "рот кающпо КОЛllч ст"а
'J.' l\трuч ст(Jа. 110 u от пРU.10Ж ""О"О
напр"жеIlU". В этом м... можем убе-
дитloC" , рассмотрев рис. 3.6, на кото-
ром показан... лампочка ДЛII карманно-
ro фонарика и обlolкноаеннаll лампа на-
калИВ.)НИII . 40 .атт. Через обе ЛdМП...
протt.<аст ток примерно . 0,2 ампера,
т. е. за единицу .ремени протекает од-
но и то же количество электричества
Однако .тораll лампа светит H8MHoro
IIрче, потому что приложенное напр"-
жение БОJlьше. Здесlo может возникнуть
.опрос: поскольку количество электри-
често одно и то же, то почему 80 вто-
ром случае электроны IIВЛЯЮТСII носи-
Рис. 3 6 В обеИХ UCJIIIX ае..1ИЧИИ.. тока 0.2 А. од-
IIdKO 110 атором случ..е Нdllр JI\еllие бо.1 ше
:: ' w ' I /
,. .......
,
c.m..
\V
Ц2А
теЛ"МIr большей энерrии и отличаЮТСII
ли че -нибудlo .ХОДJIщие . лампу
электроны от ....хОДJIщиХ И3 нее?
за об'J.IIснением обраТНМСII к
рис. 3.7. на котором показан... два слу-
чаll .ытскаНИII одноrо н Toro же коли-
честаа .од.... падающей с различноА
....сот.... И здесlo можно задатlo вопрос:
почему .0 .тором случае энерrИII .од-
Н"'Х частиц БОЛloше? Энерrи" частиц
.0дЬ! обуслоалена земн",м rравита-
ЦИОННIoIМ полем. Коrда частицы па.
дают . напра.лении пол", они ....де-
ЛIIЮТ энерrию, которую можно не-
ПОЛloзо.атlo.
Таким же образом энерrИII электро-
нов С.llзана с электрическим полем.
созданн...м источником тока. Это поле
дейст.ует на каждый электрон так, что
электрон... при д.ижении .ЬJДелllЮТ
энерrию. Но . то врем" как частиц...
.од... падают .сеrда к центру земли,
электроны "падают" от одноrо полюса
источника тока к друrому.
Напряжти между ДВУМII точками
электрической цепи измеРJI тС1l пpOUr
sедеl/I/ОЙ работой по переносу единиц...
количестаа электричест.а И3 одиой
точки . друrую. Единица измереНИII
электрическоrо напр"жени" наз...ваетСII
1ЮЛloт (8) . честlo ИТaJ1lоllнскоrо физика
л...ександро ВоЛloта (1745----1827).
М жду дsу."," точками сущ стsует
IIапРJlжтие s J sольт. еСАи д.fJl п p lI(r
са oдl/OZO КУ.10l/а ,л ктричестsа произ-
tI д "a работа _ оди" джоуль (единица
ДЖОУЛIo рассматриваетСII более noдpo
Рис. 3.7. Дllа.1с:ние ЮДIol тем бо.1 ше. чем
бо.1J.Ше р..,ниш а уроан"х
,;' . 00__'. ....f
'.'
8'
IIZ
._._.__.J
"
но If 4.8). Следовательно. можно запи-
caTIo:
l.олIoТ== 1 ДЖОУЛIo .
1 кулон
В электротехнике принято напряже-
ние обозначатlo буквой и, а работу или
энерrию буквой А (обратите внима-
ние. что. технике работа и энерrИII
одио и то же ПОНIIтие). Таким образом,
вышеприведенное pa.eHCТllo математи-
чески можно представитlo формулой:
А
U==Q' (3.2)
На примере посмотрим. как можно
ИСПОJlloЗОlатlo эту формулу.
Пример 3.2. Найти напр"жение н.!
клеммах lIотребителя. если через них
протекает КОЛИ'IССТ.О электричества
0,002 кулона, а ПРОИ3IJC:деннаll работа
ра.на 0,08 джоуля.
Подстааляем даННlolе . формулу и
получаем:
и== == 0.08 == ==40 .ольт.
Q 0.002 2
(3.3)
Кроме единиц... напр"жения вольт.
на практнке часто ИСПОЛloзуются более
мелкие единицы: мИJlЛИ1ЮЛIoТ (одна
ТlolСIIчнаll .0Лloта) и микро1ЮЛЬТ (одна
миллионнаll .ольта), КОТОР"'С можно
записатlo таким образом:-
м8==0,ООI 8,
мкВ==О.ОООООI 8.
При.едем несКОЛloко примеров: на.
ПРllжение. которое радиопередатчики
.ыз...вают в приеМНlolХ антеннах. пред.
ставляет десllТКИ и сотни МИКрОIIОЛЬТ.
напр"жение, .ызываемое . микрофоне
при наличии 3BYl\a десllТКИ милли.
.0Лloт; напр"жение на клеммах ма-
леНlol\ИХ круrЛbl)t батареек ДШI траllЗие-
торных приеМНИI\О. 1.5 8; наПРllже-
ние на в",водах плоской батарейки
4.5 В; напр"жсние на клеммах а.томо-
билloНЫХ аККУМУЛIIТОРО. 12 8 (есть
аккумуЛIIТОр'" с напряжением 6 и
24 8); напр"жение центральной бата-
19
ECJ
Рис 3 8 С ПОМОЩ Ю aOJ\ TMeтpa И1мер етс" lIa-
пр жеllие ...ежду даум" ТОЧК.IМИ
реи телефоннwх аппарато. с цент-
ральным питанием 60 В; наПРllже-
ние . ос.етительной сети 220 В; на-
пр"жение на линиях электропередач
достиrает 400 000 В; напряжение мол-
нии деСIIТКИ миллионо. .0Лloт.
Длll измереНИII напр"жени" ис-
пользуеТСII специалloНWЙ прибор
ВОЛloтметр. Korдa нужно измерить на-
пр"жение между ДВУМII точками дан-
ной электрической цепи, tlO.1bm.W тp
подключа тс.'f к зтиw д.rум точкам 6 з
разры.rа цти (рис. 3.8). Как и при
.ключении амперметра, здесlo тоже на-
до соблюдатlo ПОJ'ЯРНОСТIo, т. е. ток
должен " входить" через положи-
тельную клемму, а "вы.ходить" че-
рез отрицательную. Некоторые
.ОЛЬТ"-fетры I18ЛЯЮТСII часТью комби-
нированных измерительных Прllборов
снабжены переключатеЛII"-fИ ДЛII рdЗ-
личных диаП.IЗОНОВ
3.8. Электрическое
сопротивление
м ы уже знаем, что электрический ток
. металлах предстаlЛllет собой направ-
ленное движение электроно.. При
с.оем движении элеКТРОНlo1 сталки-
ваются с ат6мами, что заТРУДНllет их
20
движсние. Если учсС1 ь, что ато",ы вс-
щесТ8а" совершают и теПЛ08ые колеба-
ния, становится ясно, что ни пр(Жод"и-
ки Оl\аЗЫtfuют опреде 1еll1юе (OпpOmUH.f -
II//е З.,ектрическо.WУ току.
Единица измереНИII 'ЭJJектрическоrо
СОПРОТИВJJения наЗЫlшеТСII 0\1 (О",) .
честь немецкоrо физика reopra O\la
(1787 (854). Сопротивление один Ом
имеет такой проводник, через K " орый
протекает ток 1 ампер, если к KOHЦ M
ero приложено напряжение 1 вольт.
Кроме единицы ом, на практике
часто используются и большие едини-
цы: килоом (ТIoIСllча ом) и MeraoM
(один миллион ом), которые можно за-
писатlo таким образом:
1 кОм == 1000 Ом,
1 МОм == 1 000000 Ом.
При ведем несколько примеров: со-
противление шнура электроплитки
около 0,01 Ом; сопротивление медно-
ro провода длиной 57 м и сечением
, 1 мм 2 1 Ом; сопротивление медно-
ro провода диаметро", 0,10 M"-f (как че-
ловеческий волос) и длиной 10 м
около 20 Ом; сопротивление накален-
ной нити электрической лампочки
мощностью 40 .атт 1000 Ом, соп-
ротивление челuвеческоrо тела между
руками от 5000 до 200000 ОМ (зави-
сит от COCТOIIH"'I кожи: влажнаll, rpy-
баll и т. д.).
Сопротивление. формулах обозна-
чается бук.ой R. Сопротивление любо-
rQ цилиндр ческоrо проводника мож-
но найти по формуле:
I
R==Ps
(3.3)
rде I длина проводника в M Tpax, .
S ero сечение . квадратных милли-
метрах. Величина р (rреческаll буква
,.ро") наЗIoI.аеТСII уд лы,ым сопроти.rл -
mie.w и ДЛII различнwх металлов имеет
различные эначени". Так, напри",ер,
ДЛII серебра р == 0,016. ДЛII меди
р==0,017, а ДЛII железа р==0,09. Из фор-
мулы .идно, что чем тоньше и длиннее
проводник, тем больше величина ero
сопроти.леНИII. Кроме Toro, сопротив-
ление ЗЗIIИСИТ и от lIида металла.
ПРИ\IСР 3.3. Найти СОПРО'rИllление
медноrо ПРОIlОДЗ длиной 200 м и сече-
нием I,S мм 2.
Подста.ляем ЧИСЛОlllolе значения .
формулу (3.3) и находим:
1 200
Я==р. S==O,OI 7.-:s== 2.3 Ом.
Длll измереНИII сопрртимения слу-
жит специальный прибор, который на-
ЗЫllаеТСII O\f\feTp. В He'd имееТСII бата-
реЙIШ, а измеряе'dое сопротимение
ПОДКЛЮЧ<1ется прямо к ero клеммам
(рис. 3.9). Иноrда омметр "ВЛIIСТСII
часТl,Ю l\о.wБUIIUРОtfQ111/0l0 uзмерu-
т льноzо прuбора и иM eт пеР I\.fюча-
т ль дuапОЗОIIО«.
Сопротив.lСllие проводllиl\О« .JOlfUCUm
от их т Arпepaт)'pы. С у"еличением
температуры СОПРОТИllление всех ме-
таЛЛОII у.еЛИЧИldСТСII, т. к. теПЛОВlolе
колебаНИII аТОМОII cтaHOBIITCII более ин-
теНСИIIНЫМИ. и напра.ленное Дllижение
электронов затрудняется. Например,
медный про.од длиной 1 О м и диамет-
ром 0.20 мм при 20 С имеет сопро-
3Аf\о","И'ТЕ
Рис 3 9 С по...ош ю омметр.. И1мер с:тс" сопро-
ТИL1ение
ТИllление 5.6 Ом, а при температу-
ре SO с ero сопротивление у"еличи-
.аетСII до 6.8 Ом. Точно так же сопр
тивление нити электрической лампочки
ДЛII KapMaHHoro фонарика . холодном
СОСТОIIНИИ около 2 Ом. а при HarpeBa-
нии до 2000 С оно- Уl!еЛИЧИllаеТСII до 17
Ом.
1. Вещества, " которых И\fеются с.ободные носите.1И заРtlДОв, назwваЮТСtl
ПРО"одника\fИ. В изоляторах (диэле"'"Триках) ОТСУ1СТ"УЮТ Сl!ободные иоси-
Тс.1И З2РЯДОII.
2. Н:шраR.i1енное ДRllжсние свободиwх носителей З2рядоа И2зываетCII ЭЛСКТРИ
чесКИ\f ТОIЮ\f. Причиной д"ижеиия иосителей З2рядо. я"ляеТСtl воздейст-
вие Э.1е"'"Трическоrо поля, которое источник тока создаст а про"одниках.
3. Направлеиие\f тока принято считатlo направление, в которо" движутCII по-
ложительные эле..."Трические заряды. во внешней цепи эле..."Трический ток
течет от положительноrо полюса источника тока к отрицатеЛIoНО\fУ.
4. Единица ИЗ\fСрения силw тока.... a\fnep, единица ИЗ\fереНИtl эле"'"Трическоrо
напряжения.... ВО.1ЬТ, еДИНица измерениtl электрическоrо сопротивлениtl
Проl!ОДllИКОR .... O\f.
S. Каждwй ПРО"ОДНИК ОК2зwвает определенное СОПРОТNвление протеК2юще\fУ
току. Это сопротивление ИЗ\fеряется в O\fax.
6. ЧС\f д.1иннее и ТОllloше проROДИИК, те" больше ero сопротиаление.
21
19 "., ,
. .
'r.J
Основные законы ПОСТОЯ-П"fIоrо тока
4.1. Закон O\ta
lЯ участка цепи
На рис. 4.1 по...азан ОПIoIТ, КОТОРIoIЙ
можно сделатlo са'\10стоятельно. В перо
80'\1 случ
е "ркость лампочки норо
маЛloнаll. а 110 "тором
почти 8 Дllа
раза слабее. Как это об1.IIСНИТIo?
Дзнная ла'\1почка светит 80 СТОЛloко
раз слабее. 80 сколько меНloше ток,
IIротсscающий через нее. Оче8ИДНО, 80
8ТОРОМ случае (рис. 4.(6) lIеличина T
ка 11 цепи У'\1еНЬШИЛ<1СЬ, поскольку
..МарШРУТ" элеКТРОНОII удлинилс" и,
таким образо'\1, СОПРОТИllление увели-
чилось. Кроме Toro, .. пер80М случае
напр"женис батарейки действует цели-
ком на ла'\1ПОЧКУ, а 110 8ТОРОМ оно
распределяеТСII между ДBY
II лампоч-
ками.
ПQдоБНbI'\1И ,0Пblтами устана8ЛИ-
lIae'i, что
.lUЧUIIU тока за
uсuт как от
nри.lожеllllOlО lIunр.'fженu.'I. так u от
Риl. 4 1 ПрН уас.шчснии СОПРОТИII.1ени" aI:.1ИЧИ-
11.1 ТОКd )''''СIIЬШ,\СТСЯ
6)
:!:!
соnротuм
нuя. Точную заllИСИМОСТЬ
между этими величинами опредсляеl
закон Ома. Он представл"ет OCII0611Y'"
за
uсuмость
:Jл
ктрот
ХIIUК
. Дли
участка цепи закон Ома rласит:
елuчи-
на тока npJlMO пропорЦUОllа.fЫIQ lIаnр.'l-
Ж
IIUЮ u 06рапlllО nРQnорЦUОllа.1Ыlа соn-
ротu
.1
НUЮ. т. е
НаПРllжение
Величина тока == Сопротивление
Вlolше были IIlIедены следующие
обозначени,,: I
lIеличина тока, U
напр"жение, R
сопротивление. П
этому закон ОМа можно математиче-
ски записатlo следующими треМII спос
бами:
U U
I==я; U==IR; R==J' (4.1)
Эти формулы ПОЗIIОЛЯЮТ найти од-
ну из lIеличин (ток, напряжение, сопр
ТИ8ление), если ИЗIIССТНЫ две друrие.
На рис. <4.2 показан простой способ,
помоrаЮЩIIЙ запомнитlo закон Ома: За-
крыта,. пальцем lIеличина Ра8на OTH
шению или произведению остальных
Д8УХ.
Рис 4 2. Т "к .1сrче 3dnOMII"T
закон 0"з
и
и
Если м... хотим применитlo закон
Ома (это относится ко асем фор улам,
а случае, что коrда нет специалloНОЙ
оrО80РКИ), _ личиIlЫ дОЛЖIIЫ быт.
ыражены OCIIOfIIIblMU диllицaми и
только тоzда МОЖIIО подста л..,ть их _
формулу. Например, если величина T
ка 10 мА, то а формулу подстаВЛllем
число 0,01 А, если сопротивление 47
кОм, то а формулу подстаВЛllем 47000
ом и т. д.
Пример ".1. Какой 8СЛичины ток
пре rcчет через СОПРОТИllление 50 кОм,
если к обоим ero концам приложим Ha
пр"жение 250 В1
ИСПОЛloзуем закон Ома и получаем
и 250
J;: ;: ;:0,005 А;:5 мА.
Я 50 000
Пример 4.2. НаПРllжение на обоих
концах маленloКОЙ лампочки 3,5 В, а
аеличина протекающеrо тока 0,2 А.
Найти сопротивление нити а HarpeToM
состо"нии.
Из закона Ома следует
и 3,5
R ;: ;:.....;: 17,5 Ом.
I 0,2
Закон Ома можно примен"тlo не
тол 10 ко к участку цепи, но и к целой це-
пи. Прежде чем рассмотретlo этот аоп-
рос, сначала кратко познакомимс" с
электрическими схемами.
4.2. Электрические схемы
в електротехнике очень часто ИСПОЛr
зуютс" cxeMW. Это чертежи, на KOT
pwx С помощью УСЛОIIНWХ знакоа и ли
ний обозначенw отдеЛloнwе детали и
ПроIlОДНИКИ, соеДИНllющие их.
На рис. 4.3 показано соединение
плоской батарейки с лампочкой. На
этом же рисуике дана схема этоrо сое-
динени". Видио, что батарейка и лам-
почка обозначенw саоими услоанwми
знаками, а соеДИЮlющие их проводии-
ки пр"мwми лини"ми. Эти линии не
наклонные, а вертикалloные или rори
зонтальные.
На рис. 4.4 показаны HeKoTopwe ос-
"I/'"
+ :: =
11 ",
' О
Рис. 4.3. ПРОСТd" э.1епричс:ска" ucn..
HOIIHwe электротехнические детали и их
cxeMHlole обозначени". Обратите ани-
мание на то, как обозначаетс" пересс
чение проаодникоа. Korдa а схеме на
пересечении проаодиикоа не постаале-
на точка, то это обозначает, что Пр
аодники не соединены между собой.
4.3 Падеиие иапряжеиия
м ы уже знаем, что если на концах со-
протиалени" имеетеll определенное H(1
пр"жение, то через сопротиаление пр
течет ток, 8СЛичина KOToporo опреде-
ЛIIСТС" законом Ома. Это "аление мож-
но толковаТIo И обратно: если через
сопротиаление протекает электриче
ский ток, то на ero концах образуется
падение напряжения (разница потенциа
лоа), аеличина KOToporo определяетс"
законом Ома.
На рис. 4.5а показано сопротивле
ние Я, через которое протекает ток "e
личиной J. В этом случае на концах
сопротиалени" образустс" падение на-
пряжени" и, которое можно И1меритIo
IIОЛIoТМетром. Необходимо заПОМНИТIo.
что конец сопротивлеНИII, через KOT
рый ток "аходит" положитеЛlotiый
(т. е. имест более аlolСОКИЙ потенциал)
по сраllнению с друrим концом, через
которwй ток "аwходит". На рисунке
это обозначено знаками ,,+" и ".....,
rде плюс cooт тcт y т точке с БО.1ее
вЫCOКUM потеllциало.м.
При"ер ".3. Найти падение Hanpll-
жеНИII на концах сопротиалени"
Я;: 1 5 кОм, если через HerO протекает
ток аеличиной J;: 2 мА.
Падение напр"жени" можно найти
по закону Ома:
и;: I Я;: 0,002 . 15 000;: 30 В.
1.'
' r III/t=--
I--H
tOtdottHHtJlt np060tla АитtНна батар о
/4 f?$#
пОАупtР И ННbfи
IrOHq Ht:amop
н о,i/rJlftИНttt про8оиа Фtррцтна, \o
Qнт ина
fcaт,p'
, ,
,
Э:;:;%508анныи I Рtзuстор( coпpoтu "tHиt)
l пOCmO!lHHOи '(fKOCтll ]
CottlUH Hиt с шасси ЭАtктРOltuтиvrскии r пот IIЦUОМtmр
KOHorHcamop фJt
, !:J/ E
K ЕdиНUVИtтj / r
п HtHH.'"
I(Qиq исатор
' с A i.#
. Ctmt80и
траНСфОрl'fаrпор
«J
fflt пrрtиtНIf.,jj /f01fa'Hct1mOp
Катушка rрОиКОlо60рuте.... %
uжJукти8иости p
f !
МiJМiJа,.,пtриtтр
катушка' ---&
lIlldi/Kmu8HOCmu с4. ". Наушники
сtptltvникои
8ij JI 80МJти тр
<f?
Н. V rJpOCCtAb
'i. €)-. I
9 *1 АQипоvка
.,
ЛО/l'lпр06odиuко8ttu
Тра#ШIcmoр аиои ПрtаОJtра иuт /I.
Рие 44 ОсIЮ"""'С р.щИОlеХIIИЧ\.'СКИС 1.ICMI:II 1101 И ИХ \.""е...,,,
24
а)
u
Ifr=
R
6)
Рис. 4.5 а) ТОК черс:1 рс:1истор rечс:т от ТОЧКИ с:
болс:с: аlolСОr..им ПОТС:ИЦИ.uJОМ к точке с болс:с: ииз-
ким потеици...IOМ: б) точк" 1 ИМС:С:Т болс:с: ИИ:Jкиii
потеНЦИdJI ПО Сp.lаиеиию с: точкоii I И более
.ысокиii по Срdанению с: точкоii J
ПОНIIТИЯ "более IIЫСОКИЙ" и "более
низкий" потенциал опlllосит
лыl
..
Это .идно из рис. 4.56, rде потенциал
точки 2 ниже потенциала точки / и
.ыше потенциала точки З. Из этоrо
рисунка .идно, что падеНИII наПРllже-
ний складЫllаютс". Например, общее
падение напр"жения и равно сумме
д.ух падений наПРllжений и I и и 2'
4.4. OCllOBHbIe свойства
источников тока
Каждый источник тока (батарея, aKI\Y
мулятор, .ыпрямителlo и пр.) можно
охарактеризоватlo ДIlУМII аеличинами:
еле",-тродвижущсй CII.1011 (ЭДС), котора"
обычно обозначаетс" бук.ой Е и изме-
plleTCII . .ольтах, и .нутренним сопро-
тиалениемR" которое измеРllется 11
омах.
Можно CKa3'dTIo, что эда естlo на-
пр"жение, которое существует между
полюсами ИСТОЧНИI,а тока . разомкну-
той цепи, т. е. при отсутст.ии потреб-
леНИII. Практически ЭДС можно изме-
РИТIo
blCOKOOMIIbl.1,f во "ьтметром (так
наЗlollldЮТС" .ольтметрw, по которым
.0 11 рем 11 измерения протекает ничтож-
но малwй. ток; тако.ы лаМПQвые
IIОЛ, Ioтметры .ольтметры на полеllЫХ
транзисторах и пр.).
Друrая .ажная lIеличина, характе-
. ризующая любой источник
ero "НУТ-
реннее сопротимение. Оно за.исит от
конструкции прибора. а 11 батареях и
аккумул"торах обусла.ЛИllаетс" сте-
пенью разряда. Чем меНloше "нутрен-
нее сопроти.ление источника тока, тем
он лучше, потому что от Hero МОЖIIО
потребл..,т. больший ток.
На осно.ании вwшесказанНОrо на
рис. 4.00 плоскCUI батарейка предста.-
лена УСЛОIIНО ее ЭДС Е.РdIlНОЙ 4.5 В. и
ее IIНУТренним сопрОТНllлением R /, ко-
торое у но.ой батарейки ра.но от I до
10 Ом. (Коrда батарейка раЗРllжена,
ЭДС умеНloшается примерно на 4 В, а
"нутреннее сопроти.ление у"еличи-
-зетс" до 10
500 Ом.) На рис. 466
предста.лен усло.но автомобильный
аккумул"тор со с.оей ЭДС и СIIОИМ
.нутренним сопротивлением. ОбраТИ1;е
.нимание, что аккумуляторы имеют
очеllЬ малое
IIyтpelllle
сопротивлеllие,
б"а
одар" чему от "их МОЖIIО потреб-
лять ОЧ
IIЬ бо"ыuой ток, например,
5
100 А. (3аРllженные аККУМУЛIIТОРЫ
Рис 4 6 а) к....кдыА ИСТОЧнИК ТО"" Х"Р"JCТс:ри-
1YC"IC
ЭДС (1:.) и IIIIУIРСllllИ'" (.ОllРОIИD.IСIIИС...
R,;
6) aHYl1'CHHc:e сопротиалсние .oLккумул"тор"
Чрс3аIolЧdЙIIO M.tJ10
5
и\-tеют чаще вcero .нутреннее сопр
тивление R,==O,OI Ом, . то время как.
разряженном аккумуляторе внутреннее
СОПРОТИ.JIСНllе унеJlИЧИН<lСIСII ;(0 0.5
Ом.). .
4.5. Закон Ома
ДЛЯ замкнутой цепн
Закон Ома определ,.ет .еJ1ИЧИНУ тока.
замкнутой цепи, соста.ленной из ис-
точника тока и потребител,.. Этот за-
кон rласит: _ личина тока _ замкнутой
цепи пр.'МО пропорциональна эде ис-
тОЧllика тока Е и обратно пропорцио-
IllLtbHa сумме tlНymp HHelO coпpoти .I
ни" R, источника тока и сопроти_л
ни" R пom umeAII. Математически
это .wражаетс. так:
Е
/
R,+R'
ПрИ\lер 4.4. С плоской ба'fарейкой
с напр"жением Е==",5 В и IIНУТренним
СОПРОТИ8Лением R,== 5 Ом соединена
лампочка, имеюща,. СОПРОТИ8Ление (.
HarpeтoM состо,.нии) R == 17,5 Ом.
Найти .еличину тока . цепи.
Подста.Лllем даннwе . аерхнюю
формулу:
(4.2)
Е 4,5
/== R ,+R == 5+ 17,5 ==0,2 А.
Этот случай схематично предста.-
-- лен на рис. ".7а. Коrда . цепи ПРОТС-
кает ток .еличиной 0,2 А, то напряже-
ние ме-..кду полюсами батарейки падает
до 3,5 В. Это получаеТСII за счет Toro,
что одна часть эде (" данном САучае
U IU == 1 В) образу т пaдeHи напрllЖ
IIи" на .IIyтpeHH M еопротиsл нии б
тa йки или ЭДС разделяется на паде-
ние напр,.жени,. на потребителе и паде-
ние напр"жени,. на .нутреннем COl1p
тивлении батарейки, т. е. Е==и+и ".
Если к полюсам той же батарейки
подхлючитlo друrой потребителlo с c
ПРОТИlIЛением R== 10м (рис. 4.76), то
леrко определитlo, что ток. цепи ра.ен
26
/ == 0,75 А. В этом случае падение на-
пряжени,. на .нутреннем СОПрОТИ8J1е-
нии будет и ==3,75 В, а НjJПРllжение
между полюсами останетс,. pallHWM
и:: 0,75 В. Эти примерw показы.ают,
что с у_еличением потр блтиll IIaпpll-
жение м жду полюеами каждОlО ие-
точltика тока уменьшаетеll. Это
умеНloшение тем больше, чем БОЛloше'
.нутреннее СОПРОТИ8Ление источника
тока.
Интересно определитlo величину T
ка, если соединитlo накоротко полюса
батарейки. (На практике это допусти-
мо ТОЛloко на короткое .рем,., Т. к. при-
.одит к быстрой разрядке батарейки.)
Пример 4.5. Найти ток Kopoтxoro
замыкаНИII плоской батарейки, если
R,== 1,5 Ом и Е==4,5 В.
ИСПОЛloзуем закон Ома дл,. замкну-
той цепи (формула (4.2», учитwаа,., что
R==O. Ток при коротком замwкании / t
получаетс,.
Е ",5
It== == ==3 А.
R, 1,5
Опыт... показывают, что ток корот-
Koro замwкания . совсем новой nЛ
ской батарейке не пре.wшает S А,
и это наиболloШИЙ ток, которwй можно
получитlo от такой батарейки.
Путем измерени,. тока при корот-
ком замwкании можно определитlo
.нутреннее СОПРОТИ8Ление источника
тока. (По.тор,.ем, что это опасный ре-
жим ДЛ,. ИСТОЧНИКОII тока, поэтому из-
мерение надо производитlo за оченlo K
рот кое .рем,., например, 1 2 секун-
ДW.)
Пример 4.6. Определитlo .нутреннее
СОПРОТИ8J1ение плоской батарейки, ес-
ли / t==0.5 А и Е==4,5 В.
Использу,. закон Ома дл,. замкну-
той цепи и учитwваll, что R == О, дл"
.HyтpeHHero сопроти.леНИII получаем:
Е ",5
R,== 1;== 0,5 ==9 Ом.
Если источник тока имеет оченlo ма-
лое .нутреннее СОПроТИ8Ление, то ero
а)
,
61
Pltc 47. и) Нdпр ..кеиие между ПО.IIOC<IМИ бdт..рейки ай apeM работloI acerдa ...ен..ше нoiПР"'Ао.ени прн
ОТсутСТIIНИ Hdrp)'"IKH; 6) чем боЛ U1е ток 11 цепи. тем меИlolJJе напр"жеине меАо..1У ПО.11OCd"'И
полюса неЛIoЗII соеДИНIIТЬ Н<1КОроТКО,
т. к. подобный ..эксперимент" может
при.ести к поuреждеНИIIМ. Например.
З<1МIoIК<1ние накоротко полюсо. aKKYMY
лятора приведет к появленик> опасно
больщоrо тока (примерно IO 300 А),
что может расплавитlo провода и испо-
ртит," аККУМУЛlll0Р.
4.6. Законы Кирхrофа
Выше МIoI рассмаТРИllали прохождснис
ЭJlектрическоrо тока. неР<1зuе rllJlСIfНОЙ
цепи. Однако РclдИОЭ;IСКl ронные УС1-
ройства состоят И1 БОJIЫIЮI О '11''- 1.1
злементо., которые обр.t ') 101 _IO"'I'J.I'-
И развствлеННloIе цени При p.IC'I'- J '- I 1
ких ItencA использу м ЗШЮIIЫ Kllpx, "
фа.
ПервloIЙ 3акои Кирхrофа. Он 91 HO
СИТСII К любому узл) сложной ЭJlектри-
ческоА цепи и rласит: сумма тOl\tНl,
прит кающих . любую У3ЛOfl)'ю точку.
равllа CYMM mOKOfI, .Ы l\ающих из ,, .
Это HarmlДHo показано на ДIIУХ flриме
рах, преДСТdвленнloIХ ita рис. 4.8. Этот
закон лоrическое слеДСТ8ие физиче-
ской сущности электрическоrо тока,
т. к носители зарllДО. не создаК>ТСII, а
только перераСflредеЛIIК>ТС" 8 раз
вет8леШfЯХ цепи. Поскольку 8 матема-
тике сумма нескольких lIеличин обо-
значаеТСII rреческой БУКIIОЙ .,сиrма", то
этот закон можно предстаllИТIo следук>-
щей формулой
).,.== "[/...... (4.3)
РНС 48. ПерlIЫЙ 1.IKOII КНРJllоф" Д-1 а) трех
токоа 11 )"1JIe. 6) Д-1 п ти 'Оl(оа , )'"IJI
)Т ,
13
12
а)
1, · 12 . 13
1, · 12 13 - О
1, · 1 з . 15.12 · 1,
IS) 1,-12"lз l,tls-О
27
Прн
ер ".7. К узловой точке прите-
каю
даа тока 1. и, 1 2, а aWTeKaeт ток
1) (рис. 4.80). Найти ток J 2, сели
J I == 3 мА и 1) == 7,5 мА. На осноаании
пераоrо закона Кирхrофа можем напи
саТIo J 1 -+ 1 2 == 1 ). Отсюда НаХОДИМ неиз
8ССТНWЙ ток
J1==JJ
J ,==7,5
3==4,5 мА.
Второй закон Кирхrофа. Этот закон
относитс" к любому замкнутому кон"
туру а сложной электрической цепи и
rласит: алrебраическаll сумма элект
родвижущих сил, действующих на Ka
ком
нибудlo замкнутом участке цепи,
раана алrебраической сумме падений
напр"жений на сопротивлениях этоrо
участка. СледоаателloНО, ДЛ" каждоrо
замкнутоrо контура можем записатlo
LE== L(/R).
(4.4)
в :>том законе упомянуто понятие
"алrебраическаJl сумма", которое озна-
чает, что отдеЛЬНlolе аеличинw (ЭДС и
падение напряжения) ДОЛЖНIoI быть
аЗIIТW со саоими знаками. Поэтому,
примеНIIII закон, предварительно выби
раем ПОЛОjКительное напрааление o
хода, и с учетом ero подстаал"ем от-
делloнwе аеличинw . ура.нение со зна-
ком "ПЛЮС.. или со знаком "минус"
(рис. ".9). ПОIIСНИМ на да ух примерах,
коrда можно использоватlo .торой за
кон Кирхrофа.
НonpoblleHue обхoga
I
I +-
J
I
ToI<. nageнue ИQnpRженUII
u ЗАе
nOAo.kumeA
1
НапраЬленuе 06xoga
11 +
Tok. nog
ue напреженUII
u ЭAr.
ompuu,amel\
1
Рис 49. Уелоаное по.тОJlo.ител
иое и.JПраaJJение
ток... п
еНИ!l НoiПр!lJlo.еНИ!l и эдс
При мер 4.8. На рис. 4.100 дана раз-
аеталеннаll uenlo. Изаестнw аеличинw
ЭДС батареи, сопротиалений R I И R 2,
И тока 1 J (место измерения обозначено
крестиком). Найти аеличину тока 12.
Применяем а"fОрОЙ закон Кирхrофа
для замкнутоrо контура 1, принимаll за
положительное напрааление по ходу
часоаой. стрелки. В этом случае как
ЭДС I так и оба падения напр"жени"
будут положительны. Итак, получаем
E==12R 2+/.R..
Из этоrо уравнения можно найти неиз
асетный ток 12:
I I 2
11== R/ E
I,R ,)== 4000(9
0,001 .7000)== 4000 А==0,5 мА.
ПРИ\fер 4.9. На рис. 4106 дана раз- принимаем условно, что он течет от
аеталеннаll цепlo. Известны веЛИЧИНlo1 т. 1 к т. 2 (если получим для тока 12
R 1, R 2, R ) и токи 1. и 1 ). НdЙТИ вели- положительное значение, значит
чину и напрааление тока 12' протекаю- аыбрано прав ильное напрааление, а ce
щеrЬ через R 2. ли отрицательное
значит а дейст.и-
Применяем аторой закон Кирхrофа теЛloности он протекает а liаправлении
ДЛ" замкнутоrо контура 11, принима" от т. 2 к т. 1). При таком аlolборе Ha
за положительное напрааление по ча- праалений с учетом Toro, что а этом
совой стрелке. В этом случае падение замкнутом контуре нет ЭДС, т. е. Е==О,
напряжени" на R I будет положи
можем записатlo
телIoНWМ, а падение напр"жения на
Я)
отрицательнwм. Поскольку Ha
прааление тока через R I неизвестно,
21(
O==I,R, +1 2 R 2
I)R).
Отсюда можно найти неизвестный ток 12:
l J . 0,2
12 == (/зRз /IRI) == 20 (0,001.1000 0,OO024.5000) == == 0,000) А.
Я 2 00 2000
ПОСКОЛloку ток получилск отрица
ТСЛloнwм, "сно, что а дейстаителloНОСТИ
он течет а напраалении от т. 2 к т. 1
+ 98
01
Рис 4 10 Иллюстр..ции IC примеру 49
4.7. Мощность
ЭJlектрическоrо тока
Как ИЗII<:сТНО, асе электродаиrатсли n
треБЛIIЮТ из сети электрическую эне
rию, которая преаращаеТСII а механи
ческую работу. Один болloШОЙ элект
родаиrателlo может соаершитlo опреде-
ленную работу за 1 час, а один Ma
ленloКИЙ Дllиrатель может аwполнитlo
эту работу, например, за 20 часоа. В
этом случае rоаорим, что пераый
электродаиrателlo имеет большую
мощиостlo. Аналоrичный при мер с ДIlУ
м" электрическими конфорками
болloШОЙ и маленькой, т. к. одно И то
же количестаО аод'" corpeeтc" на мощ-
ной конфорке HaMHoro быстрее.
Из физики изаестно, что МОЩllость
flзм р" тс,, работой. СOfl ршеНIIОЙ за
диllицу tJp M IIU. Чем БОЛloше напряже-
кие и ток, тем больше электрическа"
"ощностlo. Поэтому она "аЛllетс" пр
tlЗllедением lIеличиН напр"жени" и T
Еа:
мощностlo == напряжение. ток.
Если ааести такие обозначени,,:
р мощностlo, U напряжение, 1
(рис. 4.106). Величина tIадени" наПРll
жеНИII между точками 2 и I раана
U 11==1 2 R 2==0,0001 . 2000 0,2 В. .
Е
+
Е
41
ток, то можно записатlo формулу Мощ
н ост И
р == U 1.
Единица измерени" мощности Ha
ЗWllаетс" аатт (Вт) 11 честlo анrлийскоrо
ученоrо ДжеЙ\fса Уатта (1736-----1819).
Оди" tJamm МОЩllости получаем при Ha
пР"Ж IIии I .ольт и тOK I a.wп p.
Если а формуле мощности заме-
нитlo последоаательно напр"жение и
ток из закона ОМа (см. формулу (4.1»,
то получаТСII следующие ааЖНlolе заllИ-
симости, KOTopwe можно использоаатlo
а дальнейшем
и 1
р== UI==J1R==/i' (4.5)
При мер ".10. Какоаа мощиостlo
электрической лампочки ДJI" карман-
Horo фонарика, сели при напр"жении
3,5 В она потребляет ток 0,2 А (см.
рис. 4.7а)7
ЛодстаtJл,, м данllЫ . формулу
МОЩllости и получаем
р== UI==3,S. 0,2==0,7 Вт.
Кроме единицw аатт а радиоэле,,-т
ронике часто используют и меньшие
единицы: МНJlJunsaтт (одна ТWСIIчнаll
аатта) и микроа.тr (одна МИЛЛИОНН.II
baTT-d). KOTopwe можно записатlo а аиде
1 мВт==О,ООI Вт;
1 мкВт==О.ООО 001 Вт.
Приаедем несколько примероа:
мощность, необходимаll ДЛII Д
ЙСТII"'I
радионаушникоа
0,00001 Вт, мощ-
НОСТIo не60льшоrо дннамика ДЛII тран-
зисторноrо приемника около о, I Вт,
МОЩНОСТIo динаМИlС08, используемwх а
радиоприеМНИI.ах и телеаизорах
0,5-----3 Вт, МОЩНОСТIo обычнwх ламп
накаливаНИII
25+ 100 Вт, МОЩНОСТIo,
потребляемая лампоаым телеаизором,
около 200 Вт. t-fощностlo электроутю-
ra
300+ 700 Вт, МОЩНОСТIo электр
плит и электрических наrpeаателей
аодЫ
2000+5000 Вт. Добааим еще,
что а СИЛloноточной технике иcn
льзуют машинw и аппаратw болloШОЙ I
мощности, например, ТIoIСIIЧИ КИЛОВ4tтт
(1 кВт== 1000 Вт).
Длll измереНИII мощности ис-
ПОЛloзуют cnеЦИ&J1IоНWЙ измеритслloНWЙ
прибор. КОТОрlolЙ Ha3lolaaeтell
tlaттM
тpOM.
4.8. Электрическая эиерrия
ЛотреБЛII
маll :)Л
ктриЧ
СКQfI 'Jllep
иll
заtlисит как от МОЩllости пoт
итe-
.111. nlaJ{ и от tI
M
IIи. . т
ч
ни
кото-
po
o 011 бы.' t1КЛЮЧ
II. Так, например,
энерrИII,потреБЛllемаllэлектроnлиткой
5 часоа, а ПIIТIo раз БОЛloше энерrии,
потреБЛllемой за 1 час. А аот и дрyrой
пример: за 1 час одна лаМПОЧlCа а
100 аатт потреБЛllет а 2 раза 60.lloше
энерrии, чем одна лампочка а 50 аатт
за ТО же BpeMII. ПОСКОЛIoКУ электриче-
ска'! энеРПIII ПрllМО пропорционаЛloна
мощности и аремени, можем записаТIo
следующую заIlИСИМОСТIo:
A==P.I==U/.I
Единицей измереНИII асех .идоа
энерrии II.ЛllетСII ДЖОУЛIo (Дж) а честlo
анrЛИЙСКQrо ученоrо ДжеЙ\lС8 ДЖОУ.'IЯ
:\0
(1818
1889). Это работа ('JII
p
Ull).
KOnlOpQfl С{)(l
рша
тСII силой 'tI одиll
llьютОll дЛII пе
М
Щ
IIиll тела IIа
расстояние / M
тp. В эле"-тротехнике
ДЛII измерения энерrии часто исполlo-
зуетеll единица .атт-секунда (Вт. С),
раана'! одному джоулю. На практике
потреБЛllемаll электрическu энерrИII
измеряетеll еднницей кило..тт-час
(кВт. ч). Это
H
pZUII. которую полу.
ч
т пот
ит
л. мощностью I кВт_
. продолжтиt! I часа.
Электрическую энерrию измеРllЮТ
спеЦИaJIloНWМ прибором,' которwй на-
з....аетсll 'Jлt!ктрич
ским сч
тчиком.
Каждwй дом и каждос предприятие
имеет собст.енн",й счетчик, которwй
отсчитwаает потрсБЛllемую электрич
скую энерrию.
Пример ".11. Какоаа СТОИМОСТIo
электрической энерrии, потребленной
за 1 месllЦ одной электрической лам-
почкой МОЩНОСТloю P==7S Вт, если
каждwй аечер она rорит по 6 часоа, а
1 КИЛОllllатт-час электроэнерrии стоит
4 коп.
Сначала lIаходим общее арем'! п
трсблеНИII 1==30.6== 180 Час. Потре
ЛllемlUI энерrИII A==P.I==75.180==
13 500 IAtt-час == 13,5 килоаатт-час.
Тоrда искомаll СТОИМОСТIo будет
N == JЗ,5 . .. == 54 коп.
4.9. Тепловое действие
электрическоrо тока
(4.6)
При с.осм Дllижении а про.одниках
носители зарllДО. отдают частlo с.осй
энерrии атомам и молекулам аещест-
.а. Поэтому любой пРOflодllик. по "ото-
рому пpoт
Kaeт ток. бо.fе
или Me"
IIа
рева
пrСII. Это электрическаll энере
rия, котораll преllращаеТСII . теnло.ую
и напрасно HarpeaaeT Пр080ДНИКИ. Чем
БОЛloше ток и больше сопротиаление
проводника, тем больше энерrИII, от да-
..аемаll а виде тепла. Эле",рическаll
МОЩIIОСТIo, .wделеннаll а .иде тепла,
может б...тlo .ычислена по одной из
формул IIwражеНИII (4.5).
ПрИ\lСр ".12. Через С(lПРОТИllление
50 Ом протекает ток 2 А Найти
эле... трическую мощность, котораll "ре-
еращаеТСII . тепло.
Подcrolвляем . формулу (4.5.) и по-
лучаем
р== [! Я=='ё.50==200 Вт.
При\tер ".13. Какое напряжение
нужно приложитlo к концам спирали,
имеющей сопротимение 10 Ом (. на-
rpeToM состоянии). чтобы получиТlo на-
rре8dтелlo мощностью 1000 Вт?
ИСПОЛIoЗУJl ct JрМУЛУ (4.5), получаем
u==jP:R == J ' OOO.IO == y'IO 000
100 В.
При тыичии одllои заМК1Iутой ц пи
i личиllа тока nOtlсюду одllа 11 та Ж и
IIazpetlaemCII 011(1 больше tlCt!20 та..... 2де
сопроти.леllие 60ЛЬШ .
Нсшример, СОПРОТИ8леНllе шнура
утюr а около 0,01 ()м, а сопротивление
зд.п о N\\\1А1'Е\
СПИРdJlИ (В Il<IкаленtlO\1 СОСlОЯНИИ) око-
ЛО 80 100 0\1. ПО1ТО\1У именно на ней
сосреДОПtчивается ночти все тепло. То
же са\10е наблюдаем и в IllаliКИJC ')лс:кт-
рических предохрани rелях (пробках), н
патРОIl которых lIарОЧIIО вк radblliaeтc .,
тОllкая прово.lOчка. При коротко,,", 3d-
\1ыкании ток 8 Jлектропров(щке стано-
.ИТСII очень БОЛЬШИ\1 (Нdпример, 3(}"-",,,
80 А), ПР080лочка пла8ИТСJl, и цепь
раЗРIoI.аеТСII. А если ЗdЛОAi:ИМ . патрон
ТОЛСТIoIЙ ПРО80Д (или \1НО' о тонких
про.олочеl\), то при коротком 3с1мыка-
нии . электропроводке протечет недо-
пу,"'ТИМО болloШОЙ ток, КОТОРIoIЙ \10жет
П08редить ПРО80ДКУ и 8ЫЗ8ать пожар.
СлеД08ательно, 8 поврежденные проб-
ки неЛIoЗII .ста8ЛЯТЬ толстые ПРО80-
лочки или пучок ТОН1,ИХ ПР080лочек, а
следует использоватlo новые предохра-
нительные патроны. Если при П08ТОР--
ной смене предохранительных патро-
но. nробки продолжают neperopaTb,
это r080рИТ о коротком 1амыкании
r де-то . электропроводке и ее надо ис-
пра.итlo.
1. Закон O\la .... о<:новном закон. электротехиике. Он опредеJlяет СВЯЗIo меж-
ду .еличииой тока, напряжеНИ1l и сопротиалени". ПРИ\lеняе\tый к участку
цепи, он rласнт: Величина тока прямо пропорционаЛloна напр"жению и об-
ратно ПРОПОР1Iиональна сопротиалению.
1. Каждый источник тока характеризуется, . О<:Н08ИО\l, Д8У\lЯ 8е.lичинами:
JЛектродвижующей силой (ЭДс) и .нутреиним СОПроТНL1ение\t.
3. Если электрическая цеп.. не разаеталеиа. то аеличииу тока можио ,ыисти
нз закона Ом;\ для за\lКИУТОЙ цепи. В разветаленных и сложных пях
ослнчину токок находнм, исоол..зуя первый и .торой законы Кирхrофа.
4. При НСПОЛЬЗОl-ании ЭJJСk-тротехиических закоиов все величины должиы
быт. приведены к о<:но.иым единица\l, и только тorда \lОЖНО подставлят..
НХ 11 формулы.
S. Единица мощности ЭJlсктрическоrо тока .... .aтr. Единица энсрrии ....
..1Ж.оул... На праКТlfке электрическа1l энерrия измерястся еДИllИНЦСЙ кило-
ватr-час.
6. В преJ10хранители аст8аляются тонкие ПРОIIОЛОЧКИ дЛЯ Toro, чтобы при
KOpon'D\I замыканин п рerорелн именио онн, а не электропроводка.
31
g
"
п еременный ТОК
5.1. Сущность пере\lенноrо
тока
в предыдущих r лавах мы рассмотрели
ПОСТОIIННIoIЙ ток Он характерен Te'lof,
что протекает равномерно 1 определен-
ном направлении. В радиоэлектронике
и промwшленности, ОДЩiКО, исполь-
зуеТСII не только ПОСТОЯНIIЫЙ, но и
Рис 5 I а) при даи..кеllИИ ПОРШIJЯ IIdnp..llo ч..с-
ТИUIol аоды даИАо.УТСJl 11 YKdklHHOM IIdllрd...1еНИИ.
б) ПРИ даИАо.ении IJОрШIIЯ IIdJlcao ОНИ даи)f,УТС а
обр"тном Нdпрd..1сllНи
о--!
6
!
а)
p,o
,o
ь
!
БJ
32
переме'IIlЫЙ ток. Так, например, .
электрической сети ток переменный.
Чтобlo' разобраТЬСII . ero сущности,
рассмотрим рис. 5 1, на котором пока-
зана замкнутаll система труб, содержа-
щих воду. Коrда поршень движеТСII на-
пра80 и наЛС80, частицы 80ДЫ движут-
ся по трубе то 8 одном, то . друrом
направлении.
Аналоrичный характср имеет д.и-
Рис 5 2 ФИЗИЧ КdЯ СУЩIJОСI 1 CpcMcHHoro ТОКd
"" 220 В
'" 220В
Рис 53. При даижении а:"РТОН4 К"4ч.uoЩИЙСJl
ЕОНУСНIoIЙ сосуд аlolчерчиаас:т СИНУСОИДУ
жение элеКТРОН08. ПР080дниках, коrда
потреБЛllем ток иэ электрической сети
(это покаэано усло,но на рис. 5.2), но
за одну секунду они соаершают 50 K
лебаний. Из этоrо при мера следует,
что при переменном токе электронw
со.ершают д.ижеНИII, напоминающие
качаНИII маllтника. Подобнwй случай
показан на рис. 5.3, на котором paCKa
чиааеТСII конусный сосуд, из KOToporo
. IWTeKaeT песок и падает на картон. Ес-
ли картон непод.ижен, песок будет
Iwчерчи.атlo ПрllМую линию. Но если
ра8номерно Д8иrатIo картон, то песок
вwчертит интересную КРИ8УЮ линию,
котораll называеТСII синусоида (это на-
Зlание происходит от синусоидальной
функции, с ПОМОЩIoЮ которой эта кри-
UJI .wражаеТСII математически). Сину-
соиду можно ПОЛУЧИТIo и с ПОМОЩIoЮ
амперметра, если УДЛИНИТIo ero стрелку
соот.етст,ующим заПИСlo18ающим ме-
ханизмом, КОТОРIoIЙ может чертитlo на
под,ижном картоне (рис. 5.4). ДлJl T
ro, чтобw ПОЛУЧИТIo хорошую синусои-
ду, надо медленно измеНIIТIo ток, np
текающий через амперметр, например
1
2 изменеНИII . секунду. Если для
этоrо onlolTa использоаатlo ток от
электрической сети, то желаемоrо ре-
ЗУЛloтата не будет. Причина. инерт-
ности стрелки, из-за которой она не'
может ПРОИЗ8ести 50 колебаний за
I секунду.
Kor да ОС8етительнаll :лампа питает-
СII от сети, электронw . ее наl\аленной
нити Д8ИЖУТС" то . одну, то . друryю
) ПС'pt
W41 И . pa.JИ(Т)..IC1tТРО""IС
сторону, С08ершаll 50 колебаний . се-
кунду. Но этих колебаний человеческий
rлаз не замечает, потому что накален-
наll до 2500 С ниn. имеет тепло.ую
инертнOCТIo и за 1/50 часп. ceкyндw не
может остыn.. Поэтому лампочка не
MHraeт. Однако, если 'нимателloНО при-
слушаТIoCII к .кточенному радиоаппа-
рату или теле8ИЗОрУ, то уcлwшнм ryде-
ННе, .WЗ8аННое nepeMeHHWМ током.
Но означает ли это, что за 1/100 д
лю сеКУНДW электррнw от электростан-
ции ДOXOДJIT до нашеrо дома, а за сле-
дующую 1/100 долю секунды 'озвра-
щаЮТСJl обратно?
В П. 3.4 MW 'WJlСНИЛИ, что электри-
ческое поле pacnpocтpaHlleтCII . np
'одниках со скоростью 300 000 кил
метро. . секунду, . то 'рем" как саМН
электронw д,ижyrСJl . про'одниках на-
пра.ленно со скоростloЮ несКОЛloко
миллиметро. . секунду. Но за
1/100 частlo ceKYНДW электронw ТОЛloко
успеют переместИТIoCII . одном напра.-
лении, как электрическое поле начнет
деЙСТ.08атlo . проти,оположном на-
пра8леннн.
Вот почему эл
ктроны отКЛОНJfют-
С" то _ одну, то _ друzyю сторону. но
ни tI K
M СЛуча
H
покидают наш дом.
РНС. 5 4. при неподаижном амперметре и под-
аижном Е"ртоне прое:ЕUИJl стрелЕИ 8lо1черчиаас:т
СИНУСОИДУ
/
СледоааТСЛltно, эти электроны не при
XOДJIT С электростанции, а "8ЛIIЮТС" Ha
шими "домашними" электронами.
После Toro, как MW .ы"снили сущ
ностlt переменноrо тока, можно бwло
бw задаТIt .опрос: не MOryт ли элект
ростанции произ.одитlt ПОСТОIIННWЙ
ток? Зачем эти усложнени,,?
Хот" это и .lo1rлJlДИТ HeaepOJIТHWM,
но переме""ый ток получит. леzче, чем
nocm01rHHblU. потому что машины.
..проиЗlfод1rщuе" переменный ток
(т. наз. reHepaTopw) имеют более прос-
тое устройст.о, чем машинw ДЛ" по-
лучени" посто"нноrо тока (т. наз. дина
момашинw). Кроме Toro, переменнwй
ток. отличие от ПОСТОIIнноrо можно
леrко трансформироаатlt, а это имеет
пер.остепенное значение как дл" пере
дачи, так и дл" потреблен и" элект
роэнерrии.
5.2. Синусоидальные колебания
Как MW уже знаем, изменени" тока .
электрической сети происхоДJ!Т по си
нусоидалltному закону. К этому сле
дует доба.итlt, что синусоидалltные ко-
лебани" оченlt часто .стречаютс" .
природе и технике. Например, синусои
далloНWМИ 118ЛIIЮТС" колебани" не
толltКО ма"тника, но и струн, пласти-
нок и т. д. В радиоэлектронике СИ ну-
соидалltнwе токи и напр"жени" имеют
широкое применение. Поэтому KOpOT
ко рассмотрим особенности этих коле
баний.
Любое синусоидалloное колебание
(ток или наПРllжение) характеризуетеll
следующими более .ажными .еличина
ми:
а) Период Т. Это .рем" соаерше
ни" одноrо полноrо колебани"
(рис. 5.5). Поло.ина этоrо .ремени Ha
ЗIo1.аетс" полупериодом. Оче.идно, .
один полупериод ток течет. одном но-
праtlлении (Koтop усл но можем
npUH1rmb за положительн ), а tI друzой
полупериод он течет. друzом напра.ле
"ии (K ."opoe можем прин..ть за отри-
цательн ). "бwчно ПОЛОЖИТСЛJ.нwй
34
ф
............".
..... f
".,... ,
е
Рис. 5 S. Амплитуда и период синусонда..1..ноrо
lCолс:баиИII
полупериод .lo1черчиааетСII над абсцис-
сой, а отрицателltнlo1Й под ней
(фиr. 5.5). В качест.е примера можем
указатlt, что период переменноrо тока
I
. электрической сети T==so с==0,02 с.
В радиоэлектронике. однако. uспол...
зуютС1r переменные токи, период ко-
торых состаtlЛ1rет тЫС1rчные и мил-
лиО1l1lые доли секунды. Поэтому, кроме
сеКУИДW, часто исполltЗУЮТС" и друrие
единицw .ремени:
) мс (миллисекуида)==О,ООI с;
I МКС (м и кросекунда) == 0,00000 I с;
) НС
(наносекунда) == 0,00000000) с;
I ПС
(пикосекунда) ==0,000 000 000 00) с.
б) Частота f. Это число колебаний
. секунду. Частота измеРllеТСII . едини
цах rерцах (rц). Единица назаана .
честlt немецкоrо ученоrо reHpHxa rep-
ца. Например, частота тока . ос.ети-
телloНОЙ сети f == 50 rц. Как мы уже ro-
.орили, . радиоэлектронике исполь
зуютс" колебаНИII, частота KOTOploJX
соста8Лllет МИЛЛИОНW и миллиардw
rерц. Поэтому часто исполltзуютс"
единицw
) кrц (килоreрц) == )000 rц;
I м rц (меrаrерц) == I 000 000 rц;
) rrц (rиrаrерц) == ) 000000000 rц.
Период и частота любоrо колеба-
НИII С.llзанw между собой простwми
формулами
1 1
T ? f ?
При помощи ЭТИХ формул можно най-
ти одну аеличину.. сели знаем дрyrую.
а) Амnлнтуда. Это наиболltша"
(максималloнаll} аеличина напр"жени"
(и m) или тока (1 mJ, которую они п
лучают при саоем изменении (рис. 5.5).
Очеаидно, за один период синусои
далltнloIЙ ток и напр"жение достиrают
даа раза своей максималloНОЙ аеличи
HIoI.
r) Мrноаеиное значение. Мы уже
знаем, что переменнloIЙ ток непреРlolано
измеНllет саое напрааление и аеличину.
Величина наnРJfжениJf . данный момент
наЗЫtfаетСJf Mi!HOlIeHHbIM значением НО-
nРJfжениJf. Это же относитс" и К аели
чине тока. В качестае иллюстрации на
рис. 5.6 стрелками указанloI несколltКО
MrHoaeHHlolX значений аеличины наПРll
жени" а электрической сети а продол-
жение одноrо периода. Видно, что а
началloНIoIЙ момент напр"жение раано
нулю, после чеrо постепенно нарастает
до 100 В,200 В и т. д. Достиrнуа мак-
симальноrо значеНИII 310 В, напр"же-
ние начинает постепенно уменltшаТIoCII
-до нул", после чеrо измен"ет саое Ha
(5.1)
правление и снова аозрастает, достиrа"
аеличинloI 310 В и т. д.
д) Дейстаующее значение. Какому
nOCmOJfHHOMY напр"жению раано по
саоему дейстаию nepe.иe,т напряже-
ние, указанное на рис. 5.6? ТеОРИII и
практика показltlаают, что оно раа-
HlleTCII ПОСТОIIННОМУ напр"жению вели
чиной 220 В (рис. 5.7). Это дейстаи
тельно так, посколltКУ рассматриаае-
мое а течение одноrо периода перемен-
ное напр"жение имеет значение 310 В
толltко а два момента, а а осталltное
ареМII оно менltше. Так как синусои
ztалltНlolе величины иЗ.wеНJfютСJf неnре-
C1bItfHO, то целесообразно авести ПОНII
тие дейстаующее значение. Под дeй
стtfующим значением nepeMeHHOi!O тока
nони.иаем такой nостОJfННЫЙ ток. КО-
торый за то же caM tfpeMJf cOlleJr
шает ту же работу (или tlыдеЛJfет та-
K же количитtfО тепла J. что и дaH
IIЫЙ nеремеllllЫЙ ток.
Таким же образом опредеЛllем и по-
НIIтие дейстаующеrо значени" перемен
Horo напр"жени". Именно поэтому ro-
аоритс", что дейстаующее значение Ha
пр"жени" сети раано 220 В.
Доказано, что между амплитуд-
нltlМИ и дейстаующими значеНИIIМИ си
Рис. 5.6. Синусондал"ное напр"жение непрерыано измеНIIС:Т аеличину и знак саоеil амnлитудlol
зоо
200
- 100
..
i
s.
-100
о
-200
-зоо
ВреМЯ t ,С
.15
нусоидальноrо напряжени" и тока cy
щест.уют следующие зависимости:
и,"
1,4 и; и
O,7 и,";
I '"
1,4 1; I
O,7 1,",
(5.2)
3десlo и '" и I '"
амплитудные зна-
чеНИII, а и и I
дейст.ующие (иноrда
деЙСТ8ующие значеНИII обозначают
и "" и I ",,).
AMnepMeтpw и .ОЛloтметры, пред
назначеннwе ДЛII измерени" переменн
ro тока и напр"жени", отсчитЫlJшот
IIе амплитудllые. а дейстIJующuе 3l1аче-
"и.. тока u IIапр..жеllU...
u
В8едение ПОН"ТИII деЙСТ8ующеrо
значеНИII и деЙСТ8ующеrо напр"жени"
nepeMeHHoro тока оченlo удобно. Так,
например, законы Ома, Кирхrофа и пр.
остаЮТСII . силе и для nepeMeHHoro T
ка, если. них подставитlo деЙСТ8ующие
значени;' участ.ующих .еличин. Кроме
Toro, рllД потребителей MOryт работатlo
как с nOCТOIIHHblM, так и с nepeMeHHWM
током. Например, лампочка .
12 .ольт С8етит одинако.о как при п
CТOIIHHOM, так и при переменном на-
пряжении с дейст.ующим значением
12 В.
u
Рис. S 7. СИНУСОИдoL1
Ное н"пр"..кение с "мnлитудой 310 В р..анозн..чно посто
нному н..пр
жению
al:.1НЧИНОН .l2U В
5.3. ТОКИ НИЗКОЙ
И ВЫСОКОЙ частоты
в радиоэлектронике nepeMeHHwe токи
частотой от 1 О до 20 000 ru наЗIoI.ают-
СII тока
и иизкой (з.уковой) частоты.
Источниками низкочастотноrо Hanpll-
жеНИII ".ЛIIЮТС" микрофонw, электри-
ческие мембранw проиrры.ателей,
маrнитофоннwе rОЛО8КИ, специалJ,Нlolе
з.уко.ые reHepaTopw и пр. НаПРllже-
НИII, получаеМlolе от них, .ообще малw
и подлежат усилению. Коrда через ди-
намик или наушники протекает пере-
менный ток низкой чаСТОТIoI, то . них
.озникает з.ук.
Токи и напр"жени" частотой .Iolше
36
20 000 ru наЗIoI.аЮТСII .wсокочастот-
НЫ
И. ОНИ получаЮТСII . специалloНWХ
УСТрОЙСТ8ах, назы.аемых a.ToreHepa-
торами. Если через наушники или ди
намик пропустить ток 8ЫСОКОЙ част
ты, наше ухо не УСЛIoIШИТ з.ука. OДHa
ко токи .ысокой частотw имеют рllД
интереснwх С80ЙСТ., KOToplole .
дальнейшем мы рассмотрим более
подробно. Они имеют оченlo БОЛloшое
значение. радиоэлектронике.
ЗАпомнИТЕ!
1. Э.1ектрический ток, который периодически ИЗ\lеияет свое напра8.1ение и
величину, называется перемеииwм TOKO\f. Любой пере\lеннwй ток характе-
ризуется . основном с.оей частотой, амплитудой и деЙСТВУЮЩИ\l зиаче-
ние\l.
2. Лрнборw, предназначенные для нзмерения перемеиноrо тока, показывают
ero действующее значенне.
3. Законы O\la, Кнрхrофа и пр. остаются . силе и . отношеиии nepe\leHHOrO
тока, если . инх подразуме.ае\l действующие значени..
... Перемеиные токи частотой от 20 до 20 000 rц назwваются тока\lИ низкой
(з.уковой) частоты.
5. Пере\lеиные токи частотой .wше 20 000 rQ назw.аются токами .wсокой
частотw. Они И\lеют большое значеиие . радиоэлектронике.
37
'm
1 f D!:
Сопро ивления и резисторы
6.1. Активиые сопротивлеиия
СОПРОТИlлеНИII, которые мы рассмат-
РИ8али до сих пор, наЗlollаЮТСII аКТИ8-
НIoIМИ (ДcfЛее мы У8ИДИМ, что имеЮТСII
и реаКТИIНlolе СОПРОТИ8леНИII).
о
u
I I I I
I I I 1 1
I I I I I I
I I I I I I
' :
,
Рис. 6 I При .ктианloIХ сопротиалеНИlIХ синусои-
ДoL1 Hoe н"пр"жение и синусондал нloIЙ ТОК иахо-
Д ТC" . фdЗС:
Важнейшие особенности аКТИ8НIoIХ
СОПРОТИ8лений следующие:
1. Их МОЩНОСТIo чисто аКТИ8на, т. е.
поданнаll электроэнерrИII целuком пре-
образуетСJf дрУluе иды Зllерzuu, на-
пример, теПЛ08УЮ, механическую, сае-
Т08УЮ, З8УК08УЮ и т. д.
2. При прохождении nepeMeHHoro
тока через аКТИ8Ное СОПРОТИ8ление фа-
зы тока u lIаnРJfжеllUJf СOllnадают. Это
значит, что синусоидал"ные изменени"
тока и наПРllжеНЮI ПРОИСХОДIIТ ОДН08-
ременно, т. е. коrда напр"жение ра8НО
нулю, то и ток ра8еН нулю, коrда на-
пр"жение максималloНО, то и ток имеет
максимум и т. д. (рис. 6.1).
3М
6.2. Резисторы
Очен" распространенными детаЛIIМИ 8
радиоэлектронике 118ЛIIЮТСII резисторы
(рис. 6.2). С их помощью создаютс"
падени" напряжений, формируютс"
подходящие потенциалы, оrраничи-
8аетСII ток и т. д. По СУЩССТ8У, резuс-
торы nредста ляют собой aKти Hыe
соnротuвлеllUJf, поскольку они пре8ра-
щают электрическую энерrию 8 тепло-
8УЮ.
Различаем Дlа ОСНО8НЫХ 8ида ре-
ЗИСТОРОI: хuмuчикuе u nрOllОЛОЧllые.
Как одни, так и друrие Moryr бloIТ.. по-
CmOJfl",blMU u nеремеllными.
Химические резисторw nocтoIIHHoro
значеНИII предста8ЛIIЮТ собой керами-
ческие цилиндрические тела, на кото-
plole наноситс" тонкий ПР080ДЯЩИЙ
слой yr лерода или специал..НIoIЙ метал-
лический спла8.
С обоих КОНЦ08 цилиндра имеЮТСII
8Ы8ОДloI ДЛII припайки (см. рис. 6.2).
Вес.. резистор снаружи ПОКРIoIТ спе-
циалloНlolМ защитным лаКОМ.
ПР080ЛОЧНIolе СОПРОТИ8леНИII пред-
ста8ЛIIЮТ собой керамические тела, на
KOToplole намотан Пр080Д. Эти резисто-
ры ИСПОЛЬЗУЮТСII реже, они наХОДIIТ
Рис 6 2 РС1нсторы
МАТ 81'
МАТ 181'
I4АТ2Вт
f4 фс...
К8w ...
ЦЬemоf>оu kog
10 11 12 13 15 16
18 20 22 24 27 30
33 36 39 43 47 51
56 62 68 75 82 91 \
1 2 3 ,
10 12 15 18 22 27 }
Q 47 'i6 6R R?
10 15 22 33 47 68
применение . ceTIIX С болloШИМИ TOKa
ми и дтl специалloНlolХ целей.
Важнейшие пара метры (техниче-
ские характеристики) резисторо.: H
миналloное значение, класс точности и
МОЩНОСТIo рассеи.аНИJl.
6.3. Классы точиости
резисторов
На корпус каждоrо резистора HaHO
СИТСII ero .еличина. По произ.одст.ен
HIoIM причинам обозначение на корпусе
не .сеrда совпадает с наСТОllщей .ели
чиной резистора. Отклонение истинн
ro значеНИJl от маркиро,очноrо Ha
зываетСJl ДОПУСКО\f. В за,исимости от
допуска резисторы деЛJlТСJl на три
класса точности. В пер'ом классе допуск
5%, .0 ,тором 10%, а . тpeTIoeM
классе 20% от номиналloноrо значе
НИJl. Например, имеем резистор
1 КЛасса, на котором написано
100 кОм. Это значит, что дейст.и
телloНое значение может .аРloиро.атlo .
пределах 5%, т. е. от 95 до 105 кОм.
Если такой же резистор имеет 111 класс
точности, то дейст,ительное ero значе-
ние может .арьиро.атlo . пре
делах. 20%, т. е. от 80 до 120 кОм.
6.4. Значения резисторов
3I1ачt!IIU1f про.wЫШЛt!II"ЫХ рt!зuсторо.
стаllдартUЗlЖаllЫ. Так, например, как
бlol мы ни искали резистор со значе
нием 171 кОм, мы не сможем ero
Таб.,ица 6.1
1 класс
11 класс
Ш класс
Обозн().I@НU@ 3...оч@НU@
R 27 270м
R" 160 160 ом
R 680 6&0 Ом
R 1К }
R 0,001 1kOM
R 10К }
R 0,01 10k ОМ
R 1О0К }
R 0.1 100k Ом
R 0,33 330k Ом
R 0.51 S10k Ом
R 1,O } 1МОм
R--1M
R з,з з.зм О...
Рис. 6 3 Сокр..щеННloIе 0б0значеНИl\ аеличннloI
рс3истороа
найти, а . маl'азинах нам предложат
близкие по значению 160 или 180 кОм.
В таблице 6.1 указаны стандарТНlolе
значеНИII выпускаеМlolХ промышлен-
НОСТloю резисторо.. Эти данные Moryт
умножаТIoCJI на 0,1; 1; 10; 100; 1000 и
т. д. Так, например, резисторы 11 клас-
са ПРОИЗ.ОДJIТСJl со значеНИJlМИ: 18, 180,
1800, 18000, 180000 Ом и т д.
Часто значеНИJl резисторов обозна-
чают сокращенно так, как это показано
на рис. 6.3. Резисторы со значением от
1 до 999 Ом обоз на чаЮТСJl ТОЛloко чис
лом, а начинаJl с 1000 Ом ИСПОЛloзуют
С" И БУК'IoI. ТIoIСIIЧИ омо' обозначают.
Рис 64. При uас:тою... обо1Нdчении KO.I ltd и
точlCН Рd3..1ИЧ'lOrо UKT" HdHOCl\TCI\ н.. рс1нсторы .
39
Таблица 6.2.
Цает
Кол цо или точки
1 2 3 4
Пс:раа" цифраВтор.uJ цифра ЧнCJlО нулеii Допуск
Чернwй
КоричнеlWЙ
Краснwй
ОранжеlWЙ
Желтwй
3еленwй
СИНИЙ
ФиолетОIWЙ
Серwй
Белwй
Золотистwй
Серебристwй
Неокрашеннwй
о
1 1 О I
2 2 00 2
3 3 000
4 4 0000
5 5 00000
6 6 000000
7 7
3 8
9 9
5
10
20
строчной буквок К (кило), а миллионы
омоа заrлааной букаой М (Mera), K
торую иноrда не пишут на корпусе (см.
рис. 6.3). В этом случае ДОПУСТИМlolе
значеНИJI обозначают а процентах.
Иноrда значение резистороа обозна
чают цифрами и букаами: букаа Е об
значает OMW, к КИЛООМW, М ме-
raOMbl. Например, Е39 обозначает
0,39 Ом, 3Е9 3,9 Ом, 39Е 39 Ом,
к39 0,39 кОм == 390 Ом, 3к9
3,9 кОм, 39к 39 кОм, М39
0,39 МОм, 3М9 3,9 МОм, 39М
39 МОм.
Длll обозначеНИJI значений миниа-
тюрных резистороа иноr да исполь-
зуют Т. Н. цаетовой код. Он состоит
из чеТlolрех UleтHWx колец или точек,
HaHeceHHIoIX на одном конце корпуса
(рис. 6.4). Цает nepaoro КОЛloца пока
ЗWаает пераую цифру значеНИJI резис
тора, aToporo аторую цифру,
тpeтloCro число нулей после первwх
двух цифр, цает четаертоrо КОЛloца об
значает допустимое отклонение (д
пуск). Значение цаетоа дано а таблице
6.2.
Пример 6.1. Найти значение и класс
точности резистора, если последоаа
теШ.НОСТIt колец слеu напраао сле
щаJl: желтwй, фиолетоаwй, оранжеаwй,
сереБРИСТIoIЙ.
40
Из таблицы 6.2 находим: перUII
цифра 4, атораll 7, число нулей 3,
допустимое отклонение 10%. Следоаа
телloНО, можем сказатlt, что это резис
тор 47 кОм, 10%.
6.5. МОЩНОСТЬ реЗИСТОрОВ
Кроме значеНИII резистора, аажнwм па-
раметром ero 118ЛllетСII маКСИ\lалloиа.
МОЩНОСТIo рассеиаани.. Это "a
иБОЛloшаll МОЩНОСТIt, которую резис-
тор может излучатlt (или рассеиватlo) а
аиде тепла, не переrреваllСIo. Эта мощ-
НОСТIt за ист от «ида и разм рос резис-
тора. Наиболее употреБЛllемwе резис
Рис. 6 S. СОкp.iщеННloIе обозначени" мощности
резистороа
0.12BT
......c:::z:::: 0,25 ВТ
o,5BT
---c:r:::f--1BT
2BT
5BT
10BT
торы имеют мощност 0,125; 0,25; 0,5;
1; 2; 5 и 10 Вт. В радиосхемах мощ-
ностlo резисторо. сокращенно обозна-
чаетСII так, как это показано на
рис 6.5.
Мощностlo резисторо. часто вооб-
ще не наносится на их корпус. Однако
опытный радиолюбителlo может оце-
нитlo эту мощностlo по размерам и
.нешнему .иду резистора. ,
На практике оченlo аажно, чтобы
:)Л ктрич скаJf мощltость. которую рас-
c Ulfa m р зистор. была м ньш или. _
Kpaйlt M случа . palflta максималыtйй
мощltости pacc UlfaltUJf. Например, если
данный резистор имеет мощ-
ностlo 1 Вт, то Мы можем пода.атlo на
Hero раЗЛИЧНlolе мощности 0,1; 0,5;
1 Вт, но ни . коем случае не 1,1; 1,6;
3,4 Вт и т. д., т. к. он может neper-
peTIoCII и прийти . неrодностlo.
Подаваема" на резистор электриче-
ска" мощностlo зависит от приложен-
Horo напр"жени" (или протекающеrо
тока) и .ЫЧИСЛllетс" по формуле (4.5).
ПРИ\lер 6.2. Какое наиБОЛloшее на-
пр"жение можно податlo на концы ре-
зистора, если R== 100 кОм и р== 1 Вт?
Задачу можно решитlo, ИСПОЛloзу"
формулу (4.5):
u==JИ== J I.100 000 :::::315 В.
эту задачу можно решитlo еще проще
и быстрее, если ИСПОЛloзо.атlo соот-
.етст.ующую HOMorpaMMY.
Рассмотрим это подробнее.
Рис. 66 ЛинейнloIЙ и лоr"рифмический м..сшиб
6.6. Лоrарнфмнческнй масштаб.
Представленне чнсла
8 степенн.
HOMorpaMMbl
Коrда на данном чертеже надо изоб-
разитlo как малые, так и более крупные
значеНИII, обычный (линейный)
масштаб неудобен и поэтому исполlo-
зуют лоrарифмический масштаб. На-
пример, нам надо построитlo rрафик,
на КОТОРIoIЙ нанесены сопроти.леНИII от
1 Ом до 1 МОм. Если . этом случае
ИСПОЛloзоватlo линеЙНlolЙ масштаб (рис.
6.ба), то значени" от 1 Ом до 100 кОм
будут нанесены оченlo rycтo. Если м...
попытаеМСII расположитlo их пореже,
то нам не х.атит места
(рис. 6.66). Вот здесlo на помощlo и при-
ходит лоrарифмический масштаб, при
котором. начале шкалы значеНИII раз-
режены, а на конце сrущены (рис. 6.6If).
Таким образом получаетс" б6льшаll
наrЛIIДНОСТIo между малыми и болloШИ
ми значеНИIIМИ.
При .ычислеНИIIХ с очень малыми и
оченlo большими .еличинами удобно
ИСПОЛloзо.атlo предстаалеиие величии с
помощloЮ числа 10 8 степеии (см.
табл. 6.3). Так, БОЛloшие .еличины
можно предста.итlo . виде
150 == 1,5 . 1 02;
7200==7,2. (0);
1 600000== 1,6. 10 '.
ДUHeOHЫc,
01 I I 1 I 1 I I
О 100k О... SOOkOIoll 1МО...
ЛuнеuныCl
бl I 1 I I 1 1 I
О 10 20 ЗО ,О SO 60 ом
Лоi!Opuфмuчесkuu
ы I I 1 I I I !
10 102 103 101. 10 S 106 О...
1
10 "== 1
10 1==10
102== 100
101== 1000
104== 10000
10 == 100000
10"== 1000000
10 1==0.1
1 О 2 == 0.0 1
10 1 == 0.001
10 4==0.0001
10 ==0.00001
10 6==0.000001
иольт, aMIICp, ом, фарада, мстр и т. Д.
При прииедении .еличин к OCHOBHWM
единицам рекомсндуем использо.атlo
табл. 64, . которой даны различные
пристаики.
Так, например, использу" 'Эту Тitб-
лицу, мы можем наПИСitТЬ
372 мм == 372. 10 ) м;
0.17 CM==O,17. 10 2 м;
Таблица 6 3
Т dб.1ИЦIi 64
10 n == 1000 ... 000 10 n==o.OOO ... 0001 Нdи...ено...ние МНОАо.итс:.1 0бо111..чеиие
прист ..аки
n n Тера 1012 Т
rиrа 10 r
Аналоrично можно представитlo и ма- Mera 106 М
лые .еЛИЧИНIoJ Кило 10 ]. к
==3.10 2; reKTO 102 r
0,03 ДеКIi 10 да
0,0081 == 8,1 . 1 О ); Деци 10 I Д
0,0000027==2,7. 10 6. Санти 10 2 С
Представление .еличин с помощью Милли 10 ) м
числа 10 . степени особенно удобно Микро 10 6 МК
при ИСПОЛloзовании формул, . которых, HIiHO 10 9 Н
как мы уже знаем, .еЛИЧИНIoJ ДОЛЖНIoJ Пико 10 12 n
бwтlo подставлены « ОСНlИfllЫХ диllицах:
Рис. 6 7 HOMOrp"MMoL. са зlо1"'ЮЩoL сопротиаление рс:3истороа, НХ максимал иую мощиост и макси-
МoIJI ио допустимое HoLnp JJ.eHHe
1000
1.000"'" ...... IJ.IoO"" JZ1
100'...... ott!!. 1) ,1. 1.
""" 1. I)t'J
,, 1. b;.1.(Q1. , '< 1):'
,I) i"
1..' " ""'" ",
V: l'
......- ...... ...1-' 1/""
l./" , "
-"" ...... , ......
:::::... ::::;.......
1.000"'"
100
, 12)
!:
х
.. 10
"*
с
CI
Z
0,1
1
10
102
103 10'-
СопроmuЬ"енuе , О'"
105
106
42
ЗООВ
102 10 З
, / ' '/ '!' I(
/ 2Q0!00/600 \ 8 1000
100 ЗОО 500 700 900
а)
, '(.
Рис. 611 а) отсчет а лоr"рнфмнчс:ском м..cwт..бе; б) при мер иcnол зоаани HOMorpaMMW
61
105 Ом
1,4 км == 1,4 . 1 О J м;
27 кОм == 27 . 1 О J Ом;
0.5 МОм ==0,5 .106 Ом;
13 мА== 13.10 J А;
22 мкА ==22. 10 6 А;
3,5 мrц==3,5. 10' rц;
712 кrц==712. 10 J rц;
68 пФ==68. 10 12 Ф;
22 нФ==22. 10 9 Ф;
0,1 мкФ==О,I. 10 6 Ф.
в радиоэлектронике оченlo часто ис-
ПОЛloзуют HOMorpaMMW. Они rpафичес-
ки аыражают эааисимости между Не-
СКОЛloкими аеличинами. Поэтому при
ИСПОЛloзоаании HOMorpaMM можно ре-
шатlo рllД задач и без помощи формул.
В качестае примера на рис. 6.7 дана
HOMorpaMMa, соотаетстаующаll фор-
муле и ==,J"P:R. с помощloЮ этой H
MorpaMMW можно леrко и быстро ре-
шитlo задачу из примера 6.2. Обра-
щаем внимание, что по оси абсциссw
нанесены значеНИII сопротиалеНИII, а по
Рис 69 HOMorpdMMd. саоlol"'Юw.. с:опротиаленне рс:3нстороа, их максимал ную мощнocn и макси-
......I HO ДОIIУС1 НМIoIЙ ток
r-... ..... 101!h-
......
:-':::.... 7" ...
<13.,.
I'I..J r LЭ;"'
t....... t-. .........
о'" "....
tSэ7'
О <Sэ-,.
......
.... ........ "'"
J qt;э.,.. r-.."'"
r 111 11 1
I I 1'111111 ,
I I 11111111 I
1000
100
ос:
Е
о
х 10
о
Е
о
7
7
J
0.1
1
10
102
10 З 101.
СопроmuЬАеl-luе . Ом
105
106
4.1
оси ординатw напр"жени", и при
этом ИСПОЛloзо.ан лоrарифмический
масштаб. ДлJl тех читателей, "оторые
не работали с лоrарифмическим
масштабом, на рис. 6.8а показано, как
определJlЮТСJl .еличины между числа
ми 100 и 1000. Более .зwскательнwм
читатеЛJlМ рекомендуем решитlo задачу
из при мера 6.2, ИСПОЛloзу" иомоrрам
му рис. 6.7 и указание, данное на
рис. 6.86.
ЗАп омИИ 1'Еl
ПосколloКУ . ДЗЛloнейшем часто бу
дут ИСПОЛloзо.аТЬСII HOMorpaMMw, ре-
шим еще одну задачу.
Пример 6.3. Какой наЧЗЛIoНlolЙ ток
JI.ЛJlеТСII ДОПУСТИМIoIМ ДЛJl резистора
R==200 кОм и Р==0,5 Вт?
Из HOMorpaMMbI, данной на рис. 6.9
(она соот.етст.ует формуле 1== Л>,
находим 1==50 мА.
t. В акrИ8НWХ СОПРОТИ8JIениях элекrроэнерrн. целиком превращаетcw . дpy
rнe .НДW энерrни, например, теnло.ую, механическую, световую, звуко.ую
н т. Д.
2. При протеканин nepeMeHHoro тока через акrи.ное сопротнвленне напряже-
ние и ток находятcw . фазе.
3. ОСНОВНW\lИ параметра\lИ резнсторо. "8JI"ЮТСЯ: значение стандартизо.ан
ное, ДОПУСТН\lое отклонени (класс точности) и максималloна" мощност
рассенванн".
... Элекrpическа" мощност.., пода.аема" на даннwй резистор, асet"да должна
бlorrlo меНloше или, . крайнем случае, равна макснмалloИОЙ мощности, кото-
рую он может pacceJIТ...
44
D
Соединение сопротивлений
Реостат. IIотенциометр
7.1. Общие сведеиия
РадиоэлеКТРОННblе устройства состоят
из БОЛIoДJоrо числа деталей, соединен-
HIoIX между собой раЗЛИЧНblМИ слож-
нwми способами. Однако почти .се
СЛОЖНlolе соединеНИII можно с.сети к
д.ум видам соединения элементо.: п
следовательному и параллельному.
7.2. Последовательиое
соедииеиие сопротивлеиий
При посл дlЖат льном co диH Hии
(рис. 7.1) обще сопроти«лени равно
сумме отдельных злементlЖ. Матема-
тически это .lolражаеТСII так:
Roo:= R 1 +R 2+R )+...
(7.1)
Например, если соединим два соп-
ротиалеНИII R/:= 510 Ом и R}:= 430
Ом, то общее сопроти.ление будет
R06:= R I +R 2:= 510+430:=940 Ом.
ПоследователloНое соединение ха-
рактеризуеТСII тем, что чер з отд льны
сопроти«л ниJf пpoт Ka т один и тот
Ж ток. Поэтому пaд Hи" напРJfЖ Ний
e Последоаател иое соединение сопро-
Rоб =R1 + R 2
пропорционалыIы опр д Л /IIIЫМ сопро-
тивлениJf.W.
ПрИ\lер 7.1. К двум последова-
телloНО соединеннlt1м сопроти.леНИIIМ
R 1 == 3 кОм и R 2:= 7 кОм приложено
наПРJlжение и:= 10 В (рис. 7.2а).Опре-
делитlo ток . цепи и падеНИII напр"же-
ний на концах сопротиалеиий.
Сначала находим общее сопротив
ление
R06:= R I + R 2:; 3000 + 7000:= 10 000 Ом.
Потом находим ток в цепи
U 10
/ :; R ,,j; := 10000 :=0,001 А.
И, наконец, опреДСЛllем ИСКОМlolе
падеНИII наПРJlжений
U I:=/.RI:=O,OOI.3000:=3 В.
U It2:=/. R 2:=0,001.7000:=7 В.
На рис. 7.26 и . приведеНbI еще два
Рис 7 2. Саойсти делител"
1-'",1. 1-lОмА
}зв }зов
}7В }70В
а) 6)
1-lОмА
}зв
}7В
6)
45
SkOM/1eт SkO"'/1eт
RocS -10kО,,,/2Вт
1kO", /1Вт 1kO", /2Вт 1kОи/2Вт
Roб - Зkо.../БВт
Рис. 7.3. При ПOCJlедо",тел ном соединенин
один..коаlolХ рс:1истороа суммирус:тс ие TO.1 KO
сопротиа.,ение. но и мощност
примера, которые рекомендуем чита те-
ЛIIМ .нимателloНО проанализироватlo.
При последовательном соединении
одиllакlИfЫХ по 1f .1ичиll и ...,ОЩ1l0ети p -
зиеторов иХ МОЩ1l0ети еуммируюте1l
(рис. 7.3). Таким образом, из не-
СКОЛloких одинаКОВlolХ резисторо. M
жем получитlo общий резистор
б6Лloшей мощности рассеи.ани". При
последо.ательном соединении неоди-
наковых резисторо. на наиболее .ысо-
коомном резисторе .blдел"еТСII на-
иБОЛloша" мощностlo.
7.3. Параллельиое соедииеиие
сопротивлеиии
При пара.'.' .1ЫIO.'" eo ди1/тии (рис. 7.4)
общ eoпpomUIf.' 1/U ."'е1/ЬШ 1/а-
и."' 1IЬШezо из eoпpomUIf.1 1/UU и 1/0ходит-
е" по фОР''''У.1
/ 1 1 1
R 06 == + R 2 + R , + ... (7.2)
Ее.,и еоеди1/е1/Ы только два еопро-
mUIf.1 1IU1l. то Фор,"'У.lа приобрета т
Ifид:
R /. R]
Rt>6== . (7,3)
R/+R]
ПРИ\lер 7.2. Два сопротивлеНИII
R I == 30 Ом и R 2 == 70 Ом соединеНlo1
параллелloНО. Найти общее сопроти.-
ление. Подста.ляем даННlolе . .ерхнюю
формулу:
46
R / . R ] 30 + 70
R .но== R /+ R] == 30+ 70 ==21 Ом.
При двух параллелloНО соединеннloIХ
сопроти.леНИIIХ .еличину R 06 можно
леrко найти при помощи HOMorpaMMIoI,
данной на рис. 7.6. Например. если
R I == 750 Ом и R 2 == 500 Ом, леrко оп-
редеЛllется R 06 == 300 Ом. Таким же
способом если R I == 750 кОм и
R 2 == 500 кОм. то R 06 == 300 кОм.
Если два оди1lаКсЖЫХ еопротиlfЛ 1Iи1l
соединеНbI параллелloНО. то общее соп-
роти.ление ра.но половине .еличинloI
одноrо из них,
Рис. 7 4. Пdр..л.1ел ное соединение сопротиме-
ниi!
R2
R _.fUВ2..
OCS R,. R2
Например, если R 1== 1000 Ом и
R 2 == 1000 Ом. то R 06 == 500 Ом.
ПараллеЛloное соединение характе-
ризуетс" тем, что ток. протекающий
через отдеЛЬНblе сопротиалеНИII. 06-
рат1l0 пропорциО1lа.l 1I их З1/аЧ 1Iи1l."'.
Это хорошо .идно на примере. пока-
занном на рис. 7.5.
Рнс 7 S Саойст... П"Р"'1JIс:.l ИО соединеннloIХ
сопротиа.1еинi!
,00О
Rоб
500
R 2
'0(;0
R,R 2
Roб- .R 2
Рис. 7 6 Испол зоа..иие HOMorp.AMMIoI. преди..зн..-
ченноii ДII даух п..раллел но соединеннloIХ соп-
ротиа.1ени11
При параллелloНОМ соединении oди
IIaKOtIblX по Зllачеllию и МОЩllости резис
тОр04 иХ МОЩllости суммируютСJf
(рис. 7.7). Таким образом из He
скольких одинаковwх резисторо. M
жем получитlo общий резистор с
б6Лloшей мощностloЮ рассеиваНИJl.
При параллельном соединении He
одинако.wх резисторо. . наиболее
.WCOKOOMHOM резисторе .WДСЛllетСJl
наиБОЛloшаll мощностlo.
Рис. 7.7. При П"рolJ\Лел ном соедииении одинк-
коаых резистороа их общее сопротиаление
умеНJoWас:тс". НО мощност cyMMHpyc:тc
бk 0../0,58т
10kOM/1eт
бkОм/О,581'
Ro6 - 5k 0"/28Т
Rоб - 2k 0../1,581'
7.4. Реостат
Реостат представляет (:обои pe1Ulmop.
111ачеllи которо<,о может плавllО и1Me
IIятЬСJl. Обwчно зто керамический KO
"ус, на который намотан про.одник, и
по этой намотке СКОЛloзит контакт
(рис. 7,8а). К I и К] начало и KOHeu
про.одника, а П СКОЛIoЗIIЩИЙ KOH
81
кj
" к, % " JlJ K 2
Ь! К, JJ! с:9 " }2f K2
Рис. 711. а) л..боР"ТОРНIoIII рс:ост..т; б) при под-
JC.1ючеиии трех коицоа реост"тк к различиlolМ
точк"м электрической цепи ОН иcnол..зус:тс а KoL-
чс:стас: потенциометр... .) при соединении
СКОЛ з шеrо конт"кт.. с одинм из концоа РС:ОСТК-
ТК. реостат испол зус:тс KoLK переменное сопро-
тиа.1енне
такт. Если асс три вывода реостата
подсоединенw к различнwм точкам
электрической uепи, то rO.OPllT, что
реостат используеТСII . качест.е потен
uиометра (см. рис. 7.8 б).
Если СКОЛloзящий контакт соединен
с одним из .101.0ДО. реостата
(рис. 7.8 «), то реостат предстаМllет
собой переменное сопроти.ление.
Реостаты ИСПОЛIoЗУЮТСII . тех uenllX,
rде Jtеобходимо пла.ное изменение
сопроти.леНИJl от НУЛJl до какой ни
будlo определенной .еличинw. Осно.-
ные параметр... любоrо реостата
максималloНое СОПРОТИ8ление R.....c и
максимальнаll мощностlo рассеИ8аНИII
р ..,ос. Обwчно эти значеНИII нанесен...
на корпус реостата.
7.5. Делнтель напряження
На рис. 7.9 показанw схем... делителей
47
напр"жени". Во всех трех случаllХ .ход-
ное напр"жение 1 О В, а .ходное сопр
ти.ление 1 О кОм. Однако .Iolходное
сопроти.ление и .ыходное напр"жение
различнw и обусло.ленw подбором
сопроти.лений R I И R 1. Осно.наll за-
.исимостlo . делителях напр"жени"
следующаll:
и.... R J (7.4)
и-:: R,+RJ '
ОСlllИfIlЫ..., СlfойстlfОМ любо?о де ли-
т ЛJf JflfЛJf тСJf то. что при coomlfemcm-
Рис 7 9 Саойст... дс:лител"
R,
5kOM
Ubx.'OB
R2
5kO...
01
R,
9kO",
UtIx = 10В
R2
1k О'"
C}I
R,
1kO...
Ubx=10B
R2
9kOM
Ь)
4
IfУЮЩ М подбор R I И R 1 IfЫХодIlО на-
прJfЖ lIи мож т пр дстаlfлять собой
какую-то часть IfходIlО?О.
Обратите .нимание. что отношение
и .w. и и .. за.исит не от абсолютноrо
значеНИII кличин R I И R 1, а ТОЛloко от
их отllошеllия. Например, если на
рис. 7.9 б .место 9 и I кОм будет 18
и 2 кОм (или 27 и 3 кОм), .ыходное
напряжение не измеНИТСII.
7.6. Потенциометр
Потеllциометр п реМ IIIIЫЙ р зис-
тор со СКОЛЫJfщим КОllтаl\том. и."' Ю-
щий три Ifывода. На рис. 7.10 показан
rрафИТНIoIЙ потенциометр. При враще-
нии оси скользящий контакт д.ижетСII
по ИЗОЛIIЦИОННОЙ шайбе, покрытой
слоем rрафита. Подобную конструк-
цию имеют проволочные потенциомет-
р..., только . них на ИЗОЛIIЦИОНН Ю
Рис. 7 10. ПотеIЩИОМС:ТР
шайбу намотана проволока с болloШИМ
сопроти.лением.
Из рис. 7.11 .идно, что, . сущнос-
ти, потеllциометр ЯlfляетСJf д лит л м
lIапРЯЖ(!lIиJf. у которо<,о соотllошеllи
между R I И R 1 мож т U3M IIJfmЬCJf
плаtrllО. В результате вращением оси
можно плавно измеНIIТ.а. выходное на-
пр"жение от нуля до и...
Различаем лиll ЙIIЫ и .lо<,ариф...,ич -
('кие потенциомеТРIoI. В линеЙНlolХ П
тенциометрах сопротивление различ-
ных участков rрафИ1 Horo СЛОII одно и
то же. а . лоrарифмических различ-
ное (рис. 7.(2).
Рис 7.11. При даиJt.енин СКО.1 з щеrо KOHTdКYd
И1меи етс соотиошение между RI и R2
OcHo.Hwe параметрw любоrо п
тенциометра максималloНое сопр
ти.ление R "..С и максималloнаJl мощ-
НОСТIo рассеиааНИII Р ""к. Обwчно мак-
сималloнwе значеНИII потенциометро.
стандартизо.анw . соот.етст.ии с таб-
лицей 7.1. Проволочные потенциомет-
ЛuнeUн."j
ЛО20puф м uчесkuu
Рис. 7.12. Видlol попнциомс:троа
р... . принципе пр д"аз"ач ны дЛJf
больших токlИf, и их значеНИII редко
3 Ап ом \\\11'Е!
I
Рис. 7.13. Триммс:рlol и их обозиачение
пре.ышают 50 кОм. rрафитнwе потен-
циометрw MOryт пропускать пp иMY-
щест ",1O малы токи, а их значеНИII
достиrают 5 МОм.
ПРИ\lер 7.3. Какой наиболloШИЙ ток
IIВЛllеТСII допустимwм ДЛII rpафитноrо
потенциометра значением 1 МОм и
МОЩНОСТloю 1 Вт?
Из HOMorpaMMw, данной на
рис. 6.9, можем найти, что на-
иболloШИЙ допустимwй ток ДЛII этоrо
потенциометра 1 мА.
В радиоэлектронике наХОДJlТ приме-
нение т. н. ТРН\I\lерпотенциометрw
(рис. 7.13). Они предназначны ДЛII под-
стройки различнwх электрических це-
пей. Их сопроти.ление измеНllеТСII с
ПОМОЩloю отаертки, и это делаетСII
только при произ.одст.е и ремонте ап-
паратурw.
В заключение можно сказатlo, что
любой потенциометр можно ИСПОЛloз
.атlo и . качест.е реостата (см.
рис. 7.8).
1. При послеДоваТeJlloНОМ соединении общее сопротиаление ра.но CYM\le от-
делloнwх сопротиалений.
2. При последо.ателloНОМ соединении ток, протекающий через отделloнwе CO
ротиаления, один и тот же.
3. При последо..телIoНОМ соединении падени. напр.женнй пропорционалloнw
отдеJlIoНWМ сопротиаления , т. е. иа наибоJlloшем сопротиалении образуетCtl
наибоJlloшее падение напряжени..
4. При параллелloНОМ соединении общее сопротиаленне меНloше наименьшеrо
из сопротиалений.
S. При параллеJlIoНОМ соединении на отделloИWХ сопротиалениях действует од-
но и то же напр.жение.
4 П<J'8WC Ш.,. . JIiI.I.O'IIlCПро..
49
6. При парал.lельном соединенни токи обратно пропорционалloны отделЬНЫ\f
сопротна"lеННЯ\f, т. е. по наименьше\fУ СОПРОТИ8J1ению протекает Ha
иООлloший ток.
7. Реостат.... это перемеинwй резистор с пум" 8wвода\fИ, СОПРОТИ8J1енне ко-
Toporo можно изменятlo пла8НО.
8. ПотеНЦИО\fетр .... это переменнwй резистор с тремя 8W80да\lН. Средний
8W80Д св"зан со СКОЛIo'З"ЩИ\f KOHTaКYO\f,. ПОЭТОМУ потеНЦИО\fетр предста
ляет собой переменнwй делителlo напряжения.
50
m
Электрическая емкость и конденсаторы
8.1. Электрическая емкость
На рис. 8.1 а показана п.lomUaJf метал-
лическаll сфера, зарJlженнаll отрица-
телloНО. (Для простоты нарисованы
тощ.ко дополнительно анесенные
электроны.) БлаrодаРII азаимному от-
талкиваник> электроноа они распола-
raJOTcII рааномерно по поверхности
сферы, а анутри сфера остаеТСII ней-
тралloной. Если этим же зар"дом
(этим же количеством электронов)
наэлектризовать друrук> металличе-
скук> сферу большеrо размера, то
электроны расположаТСJl OnllTIo на ее
поверхности, но даЛloше друr от друrа
(рис. 8.1 б). В таком случае rOBopllT,
что электрическаJf емкость trтopou
сферы больш . И действительно, ДЛJl
Toro, чтобы ПОЛУЧИТIo ту же самук>
плотность частиц, надо добавить к сфе-
ре еще электронов.
Теперь "сно, что м таллич ские т -
ла БО.lьших размерOtr имеют бо.1ЬШУЮ
O ee
е е
е е
е
01
61
! !
вэ е
вэ е
G) е
ы
Рис 81. а) при loIp ДKe ...еТ....1.1ичс:сКОй СФС:РIol отриц.пе.1 НIoIМИ loIр д.ами они а3dИМНО ОТТ.uJки",ютс и
p..cnO.1..r "ютс и.. с:с: поас:рхности. б) при уас:личеиии р"змероа сфс:рlol а.1ение ТО :.tI.'C: c.lмое. ио ').1ектроны
раcnо.1аrаютс д....1 ше друr от друrJ.. 10 C:CТ eMKOCТ аторой сфер'" бол ше; ") при даух р"зноименно
loIр .кеНИlolх мс:т....1.1ичс:сКих те.1"Х 1.lектричс:ские loIp д,w аlolИМИО IlрИТ 1 и",ютси
э.lектрическую MKocть. Однако ем-
кость лк>бой системы можно уаели-
ЧИТIo не ТОЛloко за счет УlеличеНИII ее
размероа, но и друrими способами.
Это показано на рис. 8.1 tr, r де даа оди-
наковых металлических тела, зар"жен-
HIo1X раЗНОИ\fенными зар"дами. ПОМе-
щены близко друr к друrу. БлаrодаРII
trзаи.ШIO.WУ притяжеuию зар"ды распо-
лаrаК>ТСII более rycTo на 06ращеuuых
дрУl к дрУlУ стороиах тел. Так ..осао-
бождаеТСII место" ДЛII аlедеНИII допол-
нительных анешних заРJlДОВ, т. е. уве-
личиваеТСII eMKOCТIo. Эта особенностlo
ИСПОЛloзуеТСII в раЗЛИЧНlolХ lидах кон-
денсаторов.
М ожно еще добааитlo. что .lю60е за-
рчжеll1lОе те.1O .чtr.lчеmс. иосите 1(' 11
опреде.Il.'II1IОU )иер?ии. Эта энерrИII аае-
дена внешней причиной. котораll зuря-
дила тело. Аналоrичнlo1Й СЛУЧdЙ пред-
ставляет собой надутаll автомоБИЛЬНUII
шина, она ..носитель" энерrии. пере-
данной Te\f. кто надул шину.
51
8.2. Общие сведения
о конденсаторах
На рис. 8.3а схематично по казан
нсзаРllжеННlorй конденсатор, металли-
ческие обкладки KOToporo электриче-
ски нейтралloНloI, потому что число ПО-
ложительнloIХ и отрицатедьнloIХ частиц
на каждом электроде одинако.о и они
.заимно нейтрализуютс".
8 заРllженном конденсаторе nO.ro-
жит льному эл ктроду (обкладк ) не-
достает сtJободных э.rектронOtJ. а ompu-
чат ль"ый им т избыток (рис. 8.36).
8 этом случае между обкладками зар. -
Ж ННОlО конденсатора с)'щестtJует оп-
p дM HHO напРJlж ни , а tJ дизл ктриКt
_озника т эл кmрич ско пол .
НаПРllжение между обкладками, ко-
торос .озникает при зарядке конденса-
тора, за.исит как от КОЛИЧССТlа элект-
ричест.а, так и от емкости конденсато-
ра. Если два конденсатора различной
емкости зарядитlo одни.и и т .M же ко-
лич стtJом электрич стtJа, то наПрllже
ние на меньшем конденсаторе будет
.loIше напр"жения на б6Лloшем. По-
добный случай предста.ЛIIЮТ д.а раз-
ЛИЧНloIх по .еличине сосуда, . KOToplole
налито одинакOtJ колич стtJо tJоды.
Оче.идно, уро.енlo .оды . меньшем со-
суде будет .ыше УРОВНII . большем
(рис. 8.4).
Единица измерени" электрической
емкости наЗIol.аеТСII фарада (Ф) . чсстlo
анrлийскоrо физика Майкла Фарадея
(I791 1867). KOHд Hcaтop им m M-
кост.. J фараду, сли при зарJlдк elO
одним КУЛОНОМ эл ктрич стtJа полу-
:C !: H:: :o HH: o"OHдeHC"ТOPC: "dжд.1 из ero обlCJ1.1док Hei!Tp.uJ H". б) положите.1 Нd оБICЛIIД-
Р" имс:с:т неДОСТIIТОК '1.lenpoHoa. .. ОТРИЦdТCJ1 Нd Н1бlolТОК
Cиcт Ma. состОJlЩOJl из д_ух прй-однu-
Кй-. разд л нных диэл кmриком. H
зыtJа mСJl KOHд HcaтopOM (рис. 8.2).
rла.нloIМ С.ОЙСТIОМ конденсатора ".-
л"етс" то, что на ero обкладках (элект-
родах) MOryт накапли.атloC" patJHbl по
_ личин и протиtJоположны по знакУ
электрические зарllДW. Дрyrим аажнloIМ
с.ойст.ом конденсатора "ал"етс" ero
способност.. пропускат.. п р м нный
тO и H пропускат.. nOCmOJlHHwu. (8
далloнейшем рассмотрим это подроб-
нее).
Рис. 8.2. а) и 6) устройстао конденсатор&; .)
обозн..чение конденсатора
. >
.,
"
..l
--т-
.,
e
e
e
e
e
e
e
а)
б)
52
h1
} h2
--- .... ..... ..... .... .... '=:II
МoI\C1fI
eto1kocmlt
БОАltwо"
eMkocmlt
Рис. S 4 Одно и ТО Jt.e количест.о .оДIol. налитой
а Р..3ЛИЧНloIе сосудlol. соз ет различное дааленне
чаем м жду обкладками напрJlж ни
один tJольт.
СлеДО8Зтельно, можно записатlo:
1 кулон
фарада== .
ПосколloКУ емкостlo обозначаетеJl
БУКIОЙ С, 1Соличест.о электричест.а
Q, а напр"жение и, получим такую
формулу:
c g ( 8.1 )
и'
Эта формула опредеЛllет С.IIЗIo меж-
ду емкостloЮ конденсатора, количест-
.ом электричестаа, KOTOpWM заРllжен
конденсатор, и напр"жением, .озни-
кающим между ero электродами.
Конденсатор емкостloЮ 1 Ф имел
бw очень БОЛloшие размерw. Поэтому
пpUM II. .Wbl lIа пpaKтиK КОllд lIсато-
ры им ют 3l1ачите.lыtо меIlЬ )'Ю .W-
кость, ДЛJl измереНИJl которои исполlo-
ЗуюТСII единицы микрофарада (мкФ),
нанофарада (нФ) и пикофарада (пФ).
Эти единицw Moryт бwтlo предстаlленw
. таком lиде.
мкф==10 ' Ф;
нФ== 10 ' Ф;
пФ== 10 I% Ф.
Отсюда .идио, что 1 мкФ == 1000
нФ, а 1 нф== 1000 пФ.
Пример 8.1. Какое наПРJlжение .оз-
никнет между обкладками KOHдeH TO-
ра емкостью 20 мкФ, если З4tрllДИТIo
ero зар"дом 1 0,001 кулона?
ИСПОЛIoЗУII формулу (8.1), находим:
Q 1O 3 103
и== == == ==50 В.
с 20. 10 . 20
""
Если тем же количест.ом электри-
чест.а зарllДИМ конденсатор емкостью
1 пФ, то между ero обкладками .оз-
никнет наПРllжение 1 миллион 10ЛIoТ!
Вlolше MW .WIIСНИЛИ, что емкостlo за-
IИСИТ как от размеРОI конденсатора,
так и от условий ДЛII .заимноrо приТII-
жеНИII проти.оположных по знаку за-
р"дов. С уtJмиЧ lIи м площади обкладок
УtJ личиtJа тСJl и MKocть КОllд нсатора,
потому что создаЮТСII УСЛО.ИII ДЛJl на-
коплеНИII большеrо количестlа зарll-
до.. Однако этот способ УlеличеНИJl
емкости ПРИIОДИТ к у.еличению разме-
ро. caMoro конденсатора, а это неже-
лательно.
Друrим способом увеличеНИII ем-
кости дан оrо конденсатора II.ЛJlеТСJl
УМ IIЬШ lIи paCCmOJlHUJl м жду lO O
кладками. В результате разноимеННlolе
зарllДW оказwваЮТСJl ближе друr к дру-
ry, электрическое поле между обклад-
ками стаНО.ИТСII более интенси.ным и
силw ПРИТllжеНИII между зар"дами у.е-
личиваЮТСII. Таким образом, на каж-
дой обкладке зарJIДW скапли.аЮТСII бо-
лее rycтo и ОСlобождают место ДЛII
друrих зарJIДО., т. е. емкостlo УIСЛИЧИ-
.aeтeJl. Но сближатlo обкладки можно
ТОЛloко до опредсленноrо предела, по-
сле чеrо значителloНО у.еличи.аетеJl
опасностlo KopoTKoro замыкаНИJl или
проБОJl.
8.3. Роль диэлектрика
Наиболее рациональный способ уаели-
чеНИJl емкости конденсатора это по-
мещение подходJlщио диэл ктрика
между ero обкладками. Рассмотрим
это подробнее.
В нормальном состоянии валент-
Hwe электронw любоrо диэлектрика
53
000 ЕЭОО +
000 + 000 + +
000 000 +
000 ОЕЭО +
а) 61 Ь)
Рис. S 5. а) неПОЛ РИ10"'ННIoIЙ ДИ')JJеICТpИК; 6) пол рнзо",ннIoIЙ ДИ')JJеICТpНК. ,,) на протиаоположнlolХ по-
ac:pXHOCТ X ПОЛ РИ10",нноrо диэ.1еICТpИК.. создаютс фиктиаНloIе 3ap
.ращаЮТСII 10Kpyr aToMHorO "дра по
KpyroBbIM орбитам (последние показа-
ны символично на рис. 8.5а). При по-
мещении диэлектрика в электрическое
поле, оно действует на вращаЮЩИССII
элеКТРОНlo1 и деформиру т их орбиты,
8 РСЗУЛloтате этоrо молекулw диэлект-
рика прс.ращаЮТСII . днполи, т. е. 1
частицw, которые на СIОИХ ПРОТИIОПО-
ложнwх концах заРllжаЮТСII разнои-
менно (рис. 8.56). НаХОДJJщиесJJ .нутри
диэлектрика разноименнwе зарllДW
.заимно нейтраЛИЗУЮТСII, а заряды на
ero двух противоположных сторонах
остаЮТСII нескомпенсиро.аннwми, т. е.
их можно рассмаТРИlатlo как фикти.-
IIЫ (нес.оБОДНlolе, Clll3aHHlole с 8Сщсст-
.ом) зарllДlol, расположенные на по-
.ерхности диэлектрика (рис. 8.5jf). Это
I18ление НfзываеТСJJ ПОЛЯРИ1ацией
диэлектрика. Чем большо фиктивных
зарllДО. образуеТСII на поверхности
диэлектрика, тем более он ПОЛllризует-
CII.
На рис. 8.6а показан заРllжеННlolЙ
конденсатор, между обкладками кото-
poro ССТIo .акуум (свободное прост-
ранст.о). Как уже нам ИЗIССТНО, ем-
КОСТIo TaKoro конденсатора зависит от
площади обкладок и раССТОJJНИJJ между
ними. Следует отметить, что здесlo за-
р"дw на каждой из обкладок не распо-
ложены особенно плотно друr к друту.
Это получаеТСII потому, что paCCТOII-
ние между ДВУМII обкладками до-
.0Лloно большое и силw .заимноrо
ПРИТllжеНИII между зар"дами не осо-
бенно .елики. На рис. 8.6б между
электродами TaKoro же заРllженноrо
конденсатора помещен диэлектрик.
8следст.ие .озникшей ПОЛllризации
ФИКТИIные зар"дw на поверхности
диэлектрика окаЗЫjfаютСJl ОЧ IIЬ близко
к зарJlдам IIа обкладках, и поэтому си-
лw .заимноrо ПРИТllжеНИII более значи-
ТСЛloны. Таким образом, зар"дw на об-
кладках скапли.аЮТСII rуще и ос.обож-
дают мссто ДЛII друrих зар"до.
Рис. 8 6. а) КОllдес.IТОр. у KOToporo ДН')JJектриком ОЛ С:ТСII. ",куум. 6) конденCltтор с: обlolкноас:ННloIм
ДН')JJектриком
е е + е
е ф + е
+ е е + & + 3
е ф +
& е
ее & + е
е ф + е
ее ф + I
ф +
е I т
е +
+ е
а) IJI
54
(рис. 8.66), т. е. емкостlo конденсатора
у.ели и.аетСII.
Оче.идио, чем СИЛloнее ПОЛllризует
СII диэлектрик, тем значитеЛloнее уаели-
чи.аеТСII емкостlo конденсатора.
В количест.енном отношении сте-
пенlo ПОЛllРИзации характеризуеТСII ве-
личиной Е,. котораll наЗIoI.аеТСII относи-
ТС.lIоИОЙ ДИЭЛСII.-трической проницае-
МОСТIoЮ вещест.... ДЛII различных
диэлектрико. эта .сличина различна
(например. ДЛII стекла &, == 3 12. для
слюд... &, == 6 + 8. а ДЛJl воздуха &, == 1 и
т. д.) И даеТСII . справочниках.
БолIoШИНСТ.О наиболее применяемых
диэлектрико. имеют &, в пределах 01
1 до 20. Сущест.ует, однако, особаll
rруппа вещест., наз....аемых cerHe-
тоэлектриками, у которых ПОЛllриза-
ЦИII чрез....чайно сильна и
&, == 50..,.. 100 000. Сеrнетоэлектрики ис-
ПОЛIoЗУЮТ II ДЛII изrото..леНИII MUIIUa-
тЮрllЫХ I\Оllде",'аторов, об.laдающuх
OmIl0CUm .lbIIO бо.1ЬШОЙ .Wl\остью.
в заключение следует добавить, что
диэлектрики, ИСПОЛloзуемые ДЛII изrо-
то.леНИII конденсаторо., должны об-
ладать не только большим значением
относительной диэлектрической прони.
цаемости. но и удо.лет.ор"тlo следую.
щие УСЛО.ИII:
а) иM ть большую ,л ктрuч скую
пРОЧll0сть, т. е. тонкий слой диэлектри
ка должен .ыдержиаатlo значитеЛloн...е
напр"жени", чтоб... не наступил про
бой;
б) иM ть lIебольшu пoт pи lIа tJblCO-
ких частотах. Коrда между обкладка-
ми конденсатора дейст.уют перемен-
н...е напр"жени", они ....з....ают цикли-
ческую переориентацию молекул
диэлектрика, что, со с.оей стороны,
при.одит К ero Harpe.y, а это IIВЛIIСТСII
излишней потерей энерrии. Хорошие
диэлектрики на в",соких частотах на-
rРС."ЮТСII сравнительно слабо. Тако-
..... например. полистирол. спе-
циаЛloнаll керамика и т. д. .
8.4. Емкость
плоскоrо конденсатора
в предыдущих параrрафах м... .ЫJlСНИ
ли, что чем БОЛloше площaдlo обкладок,
чем меНloше раССТОIIние между ними и
чем БОЛloше диэлектрическаJl проницае-
мостlo ИСПОЛloзуемоrо диэлектрика, тем
БОЛloше емкостlo данноrо конденсатора.
Емкостlo плоскоrо конденсатора с оди-
наКО.IoIМИ обкладками ....числJlетi::JI по
формуле:
С==8 , 85' 10 12 &
'7'
(8.2) I
Здссlo &, относительная диэлект-
рическаJl проницаемостlo диэлектрика,
S площадlo одной из обкладок. м 2,
а d раССТОJlние между обкладками .
метрах. .
ПРИ\lСР 8.2. Найти емкостlo плоско-
ro конденсатора, если s== 100 см 2,
d== 1 мм, а диэлектрик .0щенаJl бу
Mara с &, == 4.
При водим величин... к осно.н",м
единицам и подста.ЛJlем . 8ерхнюю
формулу
С == 8,85-10 1 2 d &,s == 8,85.10 12 4.10 2
10 3
354'10 12 Ф==354 пф
УЧИТlolваJl llolшесказанное, можем
датlo следующее физическое об",ясне
ние .еличины &,: относитеЛloнаll
диэлектрическаll проницаемостlo данно-
ro диэлектрика это число, которое
показывает, .0 сколько раз .озрастает
емкость данноrо плоскоrо aaKYYMHoro
конденсатора, если .место 8акуума ис
пользовать даННlolЙ диэлектрик.
8.5. Конденсатор 8 цепи
постоянноrо тока
На рис. 8.7 показана электрическаJl
цепь, СОСТОllщаll из батарейки, лампоч
ки и конденсатора.
При заМlolкании цепи лампочка cae
тит короткое .peMII, после чеrо racHeт,
55
Рис. 8.7. При заМloIкании uenH лампочха на
мrноаение зarорас:тс"
НССМОтрll на то, что цепlo замкнута. По-
этому и ro.oPllT, что конденсаторы не
пропускают посто"ннwй ток.
Подобна" же схема предста.лена на
рис. 8.8а. При замwкании ключа К .
цепи некоторое .рем" протекает т. н.
зар"дный ток. Он протекает ТОЛloко до
тех пор, пока зар"жаетс" конденсатор,
и это ".ление наЗlolааете" п p xoдHЫ'"
проч ссо",. ЗарJlДКа конденсатора не
происходит MrHoleHHo, а постепенно
по т. н. экспоненциалloНОМУ закону. В
"'O"' Hт tlключ ни" напр"жение между
обкладками конденсатора раlНО нулю,
т. е. KOHд Hcaтop пр дстаtIЛ,, т собой
Kopoт зa.wыкани tI ч пи (рис. 8.86) и
поэтому зарJIДНWЙ ток наиболloШИЙ. В
следующий момент напр"жение на
конденсаторе начинает уаеличиааТloCII,
при это", ОНО и", т проти.оположн
напраtIЛ ни напра.лению эдс источ-
ника. Таким образом, общее наПРllже-
ние . цепи умеНloшаетСII (на рис. 8.8.
оно ра.нО и 06==4,5 1 ==3,5 В), поэто-
му умеНloшаеТСII и зарJIДНlolЙ ток. На
рис. 8.9 показано изменение тока и на-
пр"жени" . рассматри.аемой конкрет-
ной схеме. Видно, что переходнwй про-
цесс продолжаете" ДО.ОЛloно домо.
Однако ДЛII практичсских расчето.
при ни маем, что п р ходный проч сс
кончаетс" тОlда. КОlда напр"ж ни "а
KOHд Hcaтop достиlа т 95% Haпp. -
ж ни" источника тока или Kor да за-
рllДНlolЙ ток достиrает ТОЛloко 5% тока
. перllolЙ момент .ключеНИII. Этим пе-
реХОДНlolЙ процесс практически закан-
ЧИlаеТСII, т. е. конденсатор заРllжен, и
ток. цепи БОЛloше не протекает.
ПродолжителloНОСТIo переходноrо
процесса можно .wчислитlo по форму-
ле
,==зя С. (8.3)
ЗДССIo I вреМII I секундах, С ем-
костlo . фарадах, а R сопроти.ление
I омах tlс й ч пи. . которой происходит
зар"дка, .ключаll и R I источника тока.
Эта формула показwвает, что БОЛloшаll
еМкость через большое сощюти.ление
заРllжаеТСII ДОЛloше, а малаll емкость
через малое сопротивление зарllжаетСII
бlolстрее.
Рис. 8 8. а) при заМloIкании ICJ1Юча К а uепи протекает зар ДНlolii ток; 6) а пераlolЙ момент .lCJ1JOчени
lC кий KOMeHC<iТOp предстаал ет собоii короткое заМloIкаиие. .) за короткое apeM после аlCJ1Ючени"
конденсатор ирl\дИJlС до нanРllЖеии" I 8
J I
: '.58 1"
R, Ф
'00UkФ
а)
56
--==-- , 5 В
.
RI
10 О'"
2
о
к
1 2
о
+ Е к
RI
10 О...
Ь)
б)
uc,B l3Qp,A
5 0,50
,
3
2
О
0,001
0,002
Рис. 8 9. rр"фики. по сн ющне ереХОДНlolii процс:сс при эарllдlCе конденсатора
Пример 8.3. за какое .рем" ЗЗрll-
ДИТСII конденсатор емкостloЮ
с== 10 мкФ через сопротивление
я== 10 Ом?
ПРИIОДИМ емкост.. к OCHOIHIoIM еди-
ницам и подста.Лllем I формулу (8.3)
t==3RC==3. 10. 10 '==0,0003 с.
Если бы тот же конденсатор зарll-
жали через сопротивление 1 МОм, то
переходиwй процесс длилс" бw 30 се-
кунд.
При разрядке конденсатора через
СОПРОТИlление происхоДJIТ те же caMlole
"мени", т. е. разр"дка происходит не
MrHo.eHHo, а тоже по экспонен-
ЦИЗЛloному закону, а продолж
т льность п р ходНОlО проч сса можно
С = 100lolkФ
R I 10 0101
3оРЯ9 IU mok
0.003
0,00'
Bpet.tfI,C
IIайти по ФОРМУЛ , данной .wше. На
рис. 8.1 О показана схема разрядки кон-
денсатора через СОПРОТИlление и rpa-
фик переходиоrо процесса. Видно, что
как напр"жение, так и ток раЗрllда
умеНloшаеТСII по экспоненте.
8.6. Конденсатор 8 цепи
перемеНllоrо тока
Как ИЗIССТНО, переменнwй ток. мстал-
лах предста-л"ст собой колебатслloНое
Дlижение электроно. то . одиом, ТО .
друrом напра.лении. Если к источнику
переменноrо тока подключит.. конден-
Uc,' 'рсРр,А
Рис. 8.10. Схем.. и rp"фики. по сн ющие переходныА процс:сс при раЗРllдке конденсатора
..
D,2
5
1.
3
2
о
с .1001,4kФ
R. 220..
0,001
0,002
0,003
Bptмfl, С
57
сатор, то ero обкладки будут периоди-
чески заРJlжаТIoCII и раЗРllжаТIoCJI элект
ронами (рис. 8.11). Несмотр" lIа то,
что ,л ктРОIlЫ II nРОllикают СКtJозь
ди,лектрик. .0 tJlI II Й цти их дtJиж
lIие Ко.lебате.IЫlое, т. е. протекает пe
ре.wеllllЫЙ ток.
Сопротивление, которое конденса-
тор окаЗlolвает переменному току. на-
зываеТСII емкостны... сопротивлением и
Рис. S 11. Прн прохо..кдении nepeMeHHoro ТОК"
через KoMeHCdTOp электронloI тол ко скапли-
...ЮТСII н.. электродах. но не ПРОХОДJ\Т черс:3
ДИ'1Jlектрик
58
ИЗ"dсряеТСII 8 омах. Оно оБОltlачае-IСЯ
Х ( и 8ЫЧИСJlяеТСII 110 фОр"dУJlС
1 1
Х
( юС 2тсК
(8.4)
Отсюда следует, что .wKOCmIlO соn-
pomUB.1eIlU заtJисит как от tJ личиllЫ
MKocти КОllдеllсатора, так и от час-
тоты. Чем больше емкостlo и 8wше
частота, тем меНloше емкостное сопро-
ТИ8ление.
ПрИ"dер 8.4. Найти емкостное соп
ротивление конденсатора емкостью
0,1 мкФ при частоте 50 rQ.
Преlращаем емкостlo 8 фарадw и
подстаlляем 8 формулу (8.4)
1
2п . 50 . 0.1 . 1 О
х == 1
< 2пfС
lоб
== 31.4 32 кОм.
Этот же конденсатор при частоте
500 rQ будет имен емкостное сопро-
тивление Х с==3200 Ом, а при частоте
1 MrQ х с== 1,6 Ом. т. е. будет
предстаВЛIIТIo собой почти KopoтKO за
.иыка1lие д.I.' nIOKOtJ tJЫСОКОЙ частоты.
Зависимосtlo eMKOCТHoro СОПРОТИ8ле
НИII этоrо конденсатора от частоты (на-
ЗIoIваеТСII еще частОnlllОЙ xaapaKт pиc
тикой) показана на рис. 8,12.
Емкостное СОПРОТИlление данноrо
конденсатора можно найти леrче и
быстрее при помощи HOMorpaMMlol,
данной на рис. 8.13. Например, на но-
MorpaMMe леrко находим, что при
1==50 KrQ конденсатор емкостью
с== 1 нФ имеет емкостное СОПРОТИlле-
ние Х ( 3 кОм.
Теперlo, коrда MW уже знаем, что
предста8ЛJlет собой емкостное сопро-
ТИ8ление, можем записатlo закон Ома
ДЛJl переменноrо тока через KoндeHca
TOpW
и==х с/,
u
х С==-'Р
(8.5)
/ .!:!...
xc'
ПрИ\fер 8.5. Какой ток протечет 8
цепи (рис. 8.14), если конденсатор eM
Xc,kOIo1
30
20
10
о
100
200
с - 0,1мkф
300
'00
500
600
f. ru,
Рис 8 12 При Уal:.1ичении Ч"СТОТIoI емкостное сопfюти..ление умен ш"с:тс"
КОСТloю 1==8 мкФ ПОДКЛЮЧИТIo К ОС8е-
тителloНОЙ сети.
Прс.ращаем микрофарадw . фара
Дlo' и находим емкостное сопроти.ле-
нис конденсатора
1 1
Х, == ==
2лfС 2п. 50 . 8 . 10
== 400 O\t.
После чеrо по закону Ома получаем
u 220
I== == ==O 55 А.
ХС 400 '
Оченlo часто ro.oPllT, что coпPOтиtr-
., "и Ko"д "caтopa p aKтиtr"o, Чтобw
об"'IIСНИТIo это, сно.а рассмотрим
ОПIo/Т, показанный на рис. 8,14, зада.
себе .опрос: како.а МОЩНОСТIo, .IoJДe
Лllемаll на конденсаторе? На пер.wй
IзrЛIIД эту МОЩНОСТIo можем найти, ис-
пользу" фор\tУЛУ (4.5):
Р==а./==220.0.55==120 Вт. Но кос-
НУ.ШИСIo конденсатора рукой, устано-
lи\t. что даже и после продолжи-
тельной раБОТIoI он остаеТСII холодны\t.
а каждый из ac ОТIннчивал наrрстую
ХС
'00
I 50
J
J '
,
Ч '1""
rц. krIj.
Да... 1- 5OkrIj. ,С -,..ф
......,." ХС - ЗkО"
'" s! I
Рис. 11 13 Ho...orp.......... д.1 аlolчис..1ени е",кост-
НОI о СОПРОТИ"lеии
электрическую лампочку и Зlшеl. 1'.1 1'.1 Я
она rОрllЧUЯ! А поче\tУ же KOH.1eHCHTOr
остаеТСII холодным'!
Причина. TO\t, что конденсатор
I.)
"'2008
KOHgeмcamop
с. а kф
б -15008
Aмnep p
Рис. 8.14 Даже при протекании тока значител ноi! lc:J\ичинloI конденс.пор не HJ.rpc:"'eтc . т к имс:с:т
реактианое сопротиаление
это реактивное СОПроТИ8JIСИИС, т. е. .
нем максимум напрJIЖ ниJl и тока ,,
"acтyпa т одIt(ЖР М ННО, как . аХТИI-
ном СОПРОТИlлении. Чтобы nOHIITIo это,
припомним, как измеНIIСТСJl ток и на-
пр"жение при подключении конденса-
тора к источнику nOCТOIIHHoro Hanpll-
жеНИII. Это было показано на рис. 8.9,
rде данw rpафики напр"жени" и тока.
Из этоrо рисунка .ИДНО, что . пеР."IЙ
момент включеНИJl напр"жение между
обкладками равно нулю, а ток макси-
М3ЛIoНIoIЙ. После Toro, как конденсатор
зарllДНТСII и ero напряжение станет
максималЬНlolМ, ток через конденсатор
умеНЬШИТСII до нуля.
YnOMIIHyтall особенностlo конденса-
тора ПРОII.ЛllеТСII и тоrда, коrда он
подключен кпеременному синусои-
далloному наПРllжению. Это показано
HanpNket-fJе Uc:
Рис. 8.15. При емкостном сопротиалении СИНУСОидaJl иое иапр жеиие crп:тас:т на 110" от тока
60
на рис. 8.15. Из этоrо rpафика следует,
.что коrда ток максимальнwй, то Ha
пр,.жение между обкладками KoндeHca
тора ра.но нулю, а Korдa напр"жение
максимально, ток через конденсатор
равен нулю. СледоаателloНО, прилож н
1/0(> I/аnряжеl/иt' и протекающий ток
и.wеют ра1ll0сть фаз 90 . и ток onep('
жает I/аnРlfжt'I/и('.
Поскольку кондснсатор реакти.
ное сопроти.ление, МОЩl/ость tI цти
тож(' реактиtll/ая. Чтобw .WIIСНИТIo
это ПОНIIтие, .спомним, что мощ-
НОСТIo это произведение напр"жени"
и тока (см. формулу (4.5». Из
рис. 8.15 следует, что. первой чет.ер-
ти периода (участок 1 2) ток и Hanpll
жение положительны, т. е. мощностlo
p и/ положительна. Это значит, что
за эту частlo периода конденсатор зарll
жаетСII и принимает энерrию от элект-
рической сети. Во .торой чет.ерти пе-
злп оМ l\\11'Е!
риода (участок 2 З) напр"жение по:lU
жителloНО, но ток отрицателен, т. е.
мощностlo отрицаТСЛloна. Это значит,
что 8 эту частlo периода конденсатор
раЗрllжаСТСJl и отдает с.ою энерrию
обратно 8 ceтlo. Точно так же 8ИДНО,
что . УреТloCй чет.ерти периода (учас-
ток З ) напр"жение и ток' -отрица-
телloНW, но мощностlo положителloна
(конденсатор зарllжаеТСII), а 8 чет.ер-
той четаерти периода (участок 4 5)
напр"жение отрицателloНО, а ток пол
жителен, т. е. мощностlo отрицатеЛloна
(конденсатор раЗрllжаСТСII). Следоаа-
телloНО, 8 реакти.нwх сопротиалеНИIIХ
налицо nостОlf/lНlllй обм('н )н('рzи('й
между reHepaTopoM и конденсатором,
при этом ср('дНlflf мощность patlHQ H
ЛЮ, и именно поэтому конденсатор на
рис. 8.14 не Harpe.aeтcJl, несмотр,. на
протекающий через Hero значителloНWЙ
ток.
1. Конденсатор предста8JIяет собой систему иэ д.ух про.однико8, раэделен-
ных диэлектриком.
2. Единица и)мерения электрической емкости Ha)WBaeтC1l фарада.
3. Емкостlo конденсатора можно увеличит... увеличиu" площадlo ero обкла-
док, умеНloша" расстояние между ними или ИCnОЛIo)У" диэлектрик С
болloШОЙ относитеЛJ>НОЙ диэлектрической проницаемостloЮ.
4. Если пренебречlo током зар"да, то СОПРОТН8Jlение конденсатора посто"ино-
му току бесконечно аелико, т. е. кондеисатор не пропускает посто"ннwй
ток.
S. Сопротнвление конденсатора переменному току (емкостное СОПРОТИ8JIение)
зависит как от емкости конденсатора. так н от частотw тока. При БОлloшей
емкости конденсатор OKa)WBaeт менwпее сопротивление перемеиному току.
С увелнчением частотw сопротивление даииоrо конденсатора умеНloшаетC1l.
6. Емкостное сопротивление реакти.но, т, е. . цепи nepeMeHHoro тока конден-
сатор иепрерwвно заряжаетC1I и ра)р"жаетC1l, так что ero средня" МОЩ-
ност", поступающая . конденсатор, ра.на нулю.
61
m
Вцды конденсаторов
Соединение конденсаторов
9.1. Основные параметры
конденсаторов
Каждlo'Й технический конденсатор ха-
рактеризуеТСII следующими ОСНОВНЫ"-1и
параметрами.
а) Но\tиналloная e\t OCT'" Это то
значение конденсатора, которое очень
часто наНОСИТСII на ero корпус. В ра-
диоэлектронике чаще acero ис-
ПОЛ"ЗУЮТСII конденсаторы емкостью
от 1 пФ до 5000 мкФ. Конденсаторы
ПОСТОIIННОЙ емкости (за исключением
элс:ктролитических), как и резисторы.
имеют три класса точности, а их номи-
нальные значеНИII соотаетствуют тому
Рис. 9 1. Сокр..щенное обозначение значенн"
KOHдeH TOpo.
ОбоЗII..чеllие
311dЧСllие
C 50
C loo
C 500
С lп
С lOп
C .OI
С 15п
C .015
С 20п
C .02
C .1
C I.O
C .O
C 8.0
C 16.0
C 20.0
C 32.0
C 50.0
C IOO.0
50 пФ
100 пФ
500 пФ
1000 пФ
10000 пФ
15000 пФ
20000 пФ
0.1 мкФ
1 мкФ
4 мкФ
8 мкФ
16 мкФ
20 мкФ
32 мкФ
50 мкФ
100 мкФ
62
же стандарту (см. табл. 6.1). Так на-
пример, как бы мы ни искали, MW не
сможем найти конденсатор е"-1КОСТ"Ю
7000 пФ, но аместо Hero можно ис-
пол..зоватlo конденсатор емкостью
6800 или 7500 пФ. В радиосхемах ем-
кость конденсатороа обозначаеТСII сок-
ращенно, как это показано в рис. 9.1.
б) Рабочее наПРtlженне. Это на-
иБОЛloшее напр"жение между обкладка-
ми конденсатора, которое неЛ..ЗJl пре-
аышат" ао ареМII работw. В протианом
случае наступит пробой tI дизл кmрик ,
и конденсатор а..,йдет из cтpOll. Раб о-
чее напр"жение зависит от качестаа и
ТОЛЩИНW испол..зоаанноrо диэлектри-
Рис. 9 2. эк.и.....1еIlТllloIе схе...loI. а) идеалloноrо
кондеll тора. 6) рс:алloноrо lCоидеllсатора
, с
01 ., w
ИgeaA.......IО koi-Ig mop
'J
Pea.....HloIu koнgенсаmop
ка. Чем толще диэлектрик. тем бол..ше
рабочее напр"жение, но аместе С тем
уаеличиааЮТСII и размерw конденсато-
ра.
в) Потерн а конденсаторах,
Идеальный конденсатор имеет тол"ко
емкостlo и не имеет никаких потерlo
(рис. 9.20). Однако реальн..,е конденса-
тор..' имеют потери из-за несовершен-
н",х ИЗОЛIIЦИОННWХ свойста диэлектри-
ка. аследстаие чеrо ои HarpeaaeтcJl. Это
IIаление аlolражено особенно сил"но на
а",соких частотах и. как MW уже анде-
ли, обуслоалено периодической перео-
риентацией молекул под .оздейст.ием
переменноrо электрическоrо пол". П
тери 8 диэлектрике можно .ыразит" ус-
ло.но сопротu.л нu м потерь, соеди-
HeHHWM параллельно с конденсатором
(рис. 9.26). В конденсаторах BbJcoKoro
качест.а это сопротивление потер.. да-
же и на .ысоких частотах имеет
большую ICличину, примерно
100..:..1000 МОм и . БОЛloшинстве
случае. не оказы.ает ВЛИIIНИII на раб
ту конденсатора. В конденсаторах низ-
Koro качества. однако, с увеличением
частотw сопротивление потерь резко
уменьшаеТСII, примерно до 100()-"""
10 000 Ом. В этом случае оно шунти-
рует конденсатор. и с.ойства цепи
сил"но измеНЯЮТСII.
Как MW позже . этом убеДИМСII,
с.ойст.а различнwх .ндо. KoндeHcaT
РО. опредеЛЯЮТСII, . OCHO.HO , особен-
НОСТIIМИ используемоrо диэлектрика,
т. к. металлические обкладки иrрают
.торостепенную РОЛIo.
9.2. Постоянные конденсаторы
Как показы.ает само их наз.ание, ем-
кост" этих конденсаторо. опреДСЛllетСII
80 .реМII их произ.одства и после не
может измеНЯТIoCII.
а) Бу\tажнwе конденсаторw. Они
состоят из двух фольrовых лент, из-
олиро.анных друr от друrа .ощеной
бумаrой. Все это cBepTlollaeTcII руло-
ном и помещаеТСII . ИЗОЛIIЦИОННУЮ
трубку, при этом оба .ы.ода конденса-
тора соединены С обеими лентами
(рис. 9.30. б. z/ ДЛII предохранеНИII от
.нешних .лияний конденсатор с д.ух
сторон зали.аеТСII специалloНОЙ смо-
лой. Б)'.wаЖIIЫ КОllдеисаторы пpu.we-
II.'fютс." mO.rbKO 110 IIUЗКUХ частотах
(или. случае, Коrда они шунтированы
низкоомным сопротивлением), потому
что с ПО."lшением частоты их потери
заметно .озрастают, т. е. R 110'
(рис. 9.26) СИЛloно уменьшаеТСII.
б) с.1юдянwе конденсаторw. В них
диэлектриком II.ляеТСII слюда, и
обwчно вес.. конденсатор запрессован.
пластмассу (рис. 9.3«). В принципе, они
ПРОИЗ.ОДIIТСII снебольшими eMKOCTII-
ми (от I пФ до 10 нФ) И имеют маЛ"lе
потери на .WСОКИХ частотах.
.) Кера\tические КОНДенсаторw. В
них диэлектриком ".ляетСII спе-
циал..наll керамика, имеюща" малwе
потери на ВIoIСОКИХ частотах, и ера.ни-
тельно большую относительную
диэлектрическую проницаемост". Эти
конденсаторw ПРОИЗ.ОДJIтс" . .иде ди-
ско. или трубок и имеют относительно
малlolе размерw.
r) Стирофлекснwе конденсаторw.
По конструкции они подобны бумаж-
H"IM конденсаторам, но . них диэлект-
риком служит тонкаll прозрачнаll лента
из полистирола (стирофлекс). Эти кон-
денсаторы до.ол"но ПРОЧНW, и их не
помещают . ИЗОЛIIЦИОННУЮ трубку.
Они имеют сравнитсл"но малwе поте-
ри на .ысоких частотах.
Рис. 9 3. Кондс:с:аторlol' а). 6) БУМ"Жlllolii, ,) С:ЛЮДJIllоii. 1) аlolсокоаоЛIoТllloIii; д) электролитическиii
б)
I
or- ",1)-
"'I
.
21
6.1
д) Эле",-тролнтическне конденсато-
pW. Они характеРИЗУЮТСII болloШОЙ ем-
КОСТloю при относителloНО малwх раз-
мерах (рис. 9.3д). В качсст8С диэлект-
рика . них иёпользуеТСII тонкий слой
окиси алЮМИНИII АI 20). Несмотр,. на
то, что этот слой оченlo тонок, он имеет
болloШУЮ электрическую прочностlo.
Эта окисlo расположена между положи-
тельнwм полюсом конденсатора и
электролитом, электрически соединен-
HWM с корпусом конденсатора. Поэтcr
му зл ктролитич ски кондтсаторы
им ют пол"рносmь. которую н обходи-
мо соблюдать при монmаж (корпус у
них это отрицателloНЫЙ электрод).
Электролитические конденсаторы при-
rодиw ДЛJl работы ТОЛloко на низких
частотах (или коrда ШУНТИРУЮТСJl низ-
KOOMHIoIM сопроти.лением), посколloКУ
с у.еличением частdты сопроти.ление
потерlo оченlo умеНloшаетСII.
9.3. Переменные конденсаторы
Емкостlo этих конденсаторо. может из-
MeHIITIoCII . определеннwх rpаницах (от
С ..ии до С ....с) по нашему желанию. На
рис. 9.4а показан двойной переменнwй
Рис. 9 4. Пс:рс:меННloIе lCондеllсаторlol: а) даойной
с IOздушнloIМ диэлектриlCОМ;' 6) единичный с:
Tac:PДWM диэлектриlCОМ; ,) подстроечНloIii lCон-
денсатор; ..) lCераМИЧc:cJCИii ПОДСТРОС:Чllwii lCон-
денсатор
- .
I
01
. I . "
I .
Ь' "
64
конденсатор с .оздушнwм диэлектри-
ком. При по.ороте оси секции ротора
более или менее проникают между
пластинами статора, измеНIIII таким
образом ero eMKOCТIo. На рис. 9.46 пcr
казан переменнwй конденсатор с таер-
дwм диэлектриком.
KoMeHcaTopw, показаннwе на
рис. 9.4«, назwааЮТСJl полуп р м н-
IIыми. В пер.ом из них изменение ем-
кости достиrаСТСJl путем приближеНИII
и удалеНИJl электродо., а .0 .тором
по.оротом. Полупеременнwе конден-
caTOpW ИСПОЛIoЗУЮТСJl ДЛJl пoдcmpoйкu
колебателloНWХ контуро..
На рис. 9.5 показано обозначение
различнwх конденсаторо. . радиосхе-
мах.
9.4. Соеднненне конденсаторов
На практике часто ИСПОЛIoЗУЮТСJl сле-
дующие соединеНИII конденсаторо..
а) ПараллелloНое соедннение. В этом
Рис. 9.S. Обозначенне lCонденсатороа
.L #
I
I(cwgtнcomop ...1oIO
NOO. сл п JO'Q ( "' IOI
koнgtнcamop
.L #
l'
rbyмp. IOIO
Icoи МP"ltI1 1 1d'3
gtIoICCImop mop
# #
L J
AЬOUНOJ IO
koнgtНCOmop
d:1;
,..
ЭмlcInpOo\UЩIЧICkuu
koиgf'НCCImop
:r
<
С06 .c,+
Рис. 9 6. П..раллеЛLllое соединенне конденс..то-
роа
,случае (рис. 9.6) обща" емкостlo ра.на
сумме емкостей отдеЛЬНIoIХ KoндeHca
торо.
С 06 ==С.+С 2 +С э +... (9.1)
Например, если имеем
С.==4700 пФ и С 2 ==6800 пФ, то С 06
== 11 500 пФ. Очевидно, при парал
лtлыlмM с диlltllии на каждый от-
де.1ыlйй КОllдеllсатор действует од"о и
то жt IIапРlfжtllиt. а конденсатор
бол..weй емкости заряжаеТСII болloШИМ
количест.ом электричест.а.
б) Последо.ателloНое соединение. В
этом случае (рис. 9.7) значение общей
злп оМ l\И1'"Е\
fI
Ilc, 11 С2
tr
kз
с . С, С2
об С'+С2
Рис. 9 7. Пос..1едо",тс:.1 Иое сосдинеllие КОllден-
CdTopoa
емкости меНloше значеНИII наимеНloше-
ro конденсатора. Если последова
тельно соединены д.а конденсатора, то
общую емкостlo можно ВIoIЧИСЛИТIo по
формуле
С.. С 2
Co6== c С .
.+ 2
(9.2)
ПРИ\tер 9.1. Найти общую емкостlo
Д.УХ последо.ательно соединеннwх
конденсаторо., если С. == 1000 пФ и
С 2== 10 пФ.
С 06== С l' С 2 == 1000. 10
С'+С 2 1000+10 9,9 пФ.
1. Основнwми параметра\tи любоrо коиденсатора яаляютC'JI иоминалloна" e\t-
KOCТJ., рабочее напр"жение, потери на ....соких частотах.
2. С.ойст.. данноrо конденсатор. обуслаали.аются . осио.ном качестаом
ero диэлектрнка.
3. Бу\tажиwе и электролитические конденсатор... с.llедует ИСПОЛIo:ю.атlo ДJI"
работ... ТОЛloко на НИJких частот.х (или на ....соких частотах, если они
шунтирован", иизкоомн",ми сопротиалениями).
4. Из .сех .идо. конденсаторо. ТОЛloко электролитические имеют поляр-
ност.., КО1'Орую надо соблюдатlo при монтаже.
5. При параллелloИОМ соедииении конденсаторо. обща" емкocn. равна сумме
е\tкостей отделloН...Х коидеисаторо..
6. При последовательном соединении конденсаторо. обща" емкостlo меНloше
емкости tiан\tеНloшеrо конденсатора.
I N.".WC ш.,. . ......O'LICnpoHH..
65
.
1 ;
Зле:ктромarнетизм
10.1. Постоянные маrниты
Каждwй из нас видел маrнит
(рис. 10.(0). Он имеет два полюса, .OK
pyr которых существует МШl/итl/ое по-
s
01
S N '"".!;;;
lil
:ш;;
s
N \ :)ит:y
&1
Рис. 10 1 аl nOCТO IIHloIe М.JrнитloI. 6) ОДIЮИМСII-
IlloIe 11O.IЮСIol оп.uIКИ"'ЮТС : ") Р..ЗlIоимеНllloIе
IIOJIЮСIol Ilрит rи...ютс
ле. Посредством этоrо ПОЛII маrнит
8заимодействует с друrими маrнитами
и маrнитными телами (рис. 10.16. «).
при этом одl/оимеlll,ые полюсы оmmал
КUlJоютСlf. о рОЗl/ои.меl/llые пpитlfZ
«аютСlf. Маrнитное поле не.иди>.tо, но
ero сущест.ование можно докttЗать, ес-
ли на маrнит наложит.. лист бумаrи и
наСloшат.. на Hero железнwе опилки
(рис. 10.20). Маrнитное поле изобра-
жаеТСII УСЛОВIIО с помощью маrнитных
силовых линий. ОtlИ начинаЮТСII от се-
.epHoro полюса N и З.iканчиваются .
южном полюсе S (рис. 10.26). Маrнит-
ное поле сильнее там. r де rуще силовыс
линии.
10.2. Мarнитное действие тока
На рис. 10.30 показан простой опыт,
которwй можем сделатlo caMOCТOII-
телloНО. Длll этоrо на железнwй болт
или ТОЛСТIo.й r.оздlo HaMaTWBaeM IO()"",,-,
1 SO .итко. ИЗ0лированноrо медноrо
про.ода диаметром 0,2.....0,3 мм. При
протекании электрическоrо тока через
про вод болт намаrничиааСТСII, т. е. ста-
НО.ИТСII 'J.leKmpOMoтumOM. Прн пре-
кращении тока болт TepllCТ с.ои Mar-
нитнwе свойстаа. К.iким образом
электрический ток намаrничиваст
болт?
BOKpyz лю60Z0 пРOllОдIlUКО. по коmо-
Рис 102 а) МdlllИТllloIе силоаlolе ЛИIIИИ; 6) м..rНИТНloIе силоаlolе лии ии аыход"т из ceac:pHoro и аход!\Т а
юJt.llloIiI МdlllИ IIIIoIЙ 11O.IЮС
а)
66
б)
,<;:::== :::- :'\
\ :: " - = =: : = : : ,:
"' - r ..,
...: N S :::..,
" ('r ,-: ..:)"',
, "\. ::-==:=:::::,::",,,I ·
'........ ::::::::.........'
#f1
01
01
Рис 103 а) c-.....оде.1ыlйй ').IСКТро...dlllиТ.
о) простой ОIlЫТ. КОТОрlolй ПОКdЗ....СТ. что ОКО,10
.1ю60rо ПРОIlOДIIИКd. по КОТОРО"'У течст ТОК. об..
р..зуетс" МdrllИТIIОС ПО.1е
ро.иу пpoт Ka т ток. сущ стtlу т Mal-
Hит,, пол . Это можно доказатlo на
ОПlolте, показанном на рис. 10.36, rде
маrнитное поле проаодника аоздейст-
lIует на компас. Подобно электрическо-
му полю MazHum,, пол тож lftl-
Лlf тся "осит л м )" PlUU.
На рис. lO.4а пока:1ан друrой опwт,
а котором маrнитное поле ПРОlIодника
станоаИТСII ..аидимwм" с помощью же-
дсзнwх опилок, насыпанных на картон.
Полученные силOtlЫ MalHumHbl линии
расположены концентрично aOKpyr
ПрОlIодника, при этом их напраtlл ни
ctl.oa"o с "апраtlл ни .w протекаюЩ IО
тока. Как ТОЛIoКО MW MeHlleM напраале-
ние тока, СИЛОllые линии меняют саое
напрааление.
::: ',. .-
C .-. ';ю
,..... .._ .:
бl
Рис. 104 а) сн.10аlolе маrНИТllloIе линии acerдa
:и"'КНУТы.6) сели проIOДНИIC. по 1C0торому течет
ТОIC. 1I.....OT.uJ а аиде оБМОТICИ, ПОЛУЧllетс э.лект-
роМ.trнит с даум" пол,!OC'iМИ
10.3. Катушка
Если намотаем проаод а аиде спирали,
то маrНИТНIolе ПОЛII отдельнwх аиткоа
суммируютс,. и получаетс,. катушка,
которая имеет сеllерный и южный по-
люс (рис. 10.46). Чем больше аиткоа и
чем больше тока протекает через них.
Рис. 10 S. М..rIlИТIIОС поле. измен ющеес по СНIIУСОИДал ному заlCону
i
i
I
i
i I i
i . i _ i
( ' #a ( ',
\, .! \\.: ,1} \_у'!
'_:" -:_- .0 I '-
i
i
,
I
О
i " i . i
'O; i " '0;.: .... '\ (; 1 :' $:'::.. . i - 'O::
t l' ,. ( l' "
4 1... ». 1
, J" 1" ,
':.. . ..:.. \.:; 1":::"/ ':::.: ........,/
,
е
67
тем сильнее маrнитное поле катушки.
Если _ катушку поместить желез-
и тело. то общее Mazuumu поле yc
литСJf. Следоаательно, железный сер-
дечник концентрирует и усилиtlает Maz-
иити поле. созданное. катушкой. По-
добными саойстаами обладают ТОЛloко
железо. никель. кобальт и их сnлаtlЫ, и
эти вещестаа называЮТСII ферромаrнит-
нwми. Надо хорошо запомнитlo, что
медь, алюминий, цинк и пр. не обла
дают маrнитнlo'МИ свойствами.
Коrда по аиткам катушки проте-
кает nеремеииый ток, то ее маrнитное
поле тоже станоаИТСII nеременным. На
рис. 10.5 показано маrнитное поле ка-
тушки, по которой протекает перемен-
ный синусоидалЬНIo,й ток. Видно, что
на ПРОТllжении одноrо периода маrнит-
ное поле катушки изменяет не толloКО
свою силу, но и саое напрааление. K
роче rOBopll, маrнитное поле тоже из-
меняетСII по синусоидальному закону.
10.4. Электромarнитная
ИНДУКЦИЯ
На рис. 1O.6а показан интереснwй
опwт. При движении маrнита аниз и
аверх а отверстии катушки, стрелка
миллиамперметра ОТКЛОНllетс", т. е. а
цепи протекает ток. Аналоrичное "але-
ние получаетс", если аместо ПОСТОIIН-
Horo маrнита ИСПОЛloзуетс" электр
,/ E.Blv
. V 0 A .
/
а"
Рис. 107 а) при перс:сечеиии проаОДIIИКОМ ...ar-
нитнwх СИ.10аIolХ ЛИllиii а lIeM индуктирус:тс оп-
редс:леllll" ЭДС; 6) пр..аило Прdаой руки д.1
э.лектром..rНИТllоii индукции
маrнит (рис. 10.66). Это IIвление на-
зываеТСII электромаrнитной индукцией и
исключительно .ажно ДЛII радиоэлект-
роники.
Ckновной закон электромаrнитной
индукции r ласит: если дOlIllЫЙ nplНlo(}..
иик пересекает MazlluптbIe сиЛlНlые ли-
иии. то tI ием иидуктируетСJf оnреде-
AeIIIIaJf электродtlижущаJf сила (ЭДС).
Не имеет значения даижутс" ли Mar-
нитнwе силоаые линии, а проаодник
неподаижен, или даижеТСII проаодник,
а маrНИТНIo,е линии неподвижнlo'. Ин-
дуктироааннаll ЭДС тем БОЛloше, чем
бlo,стрее происходит пересечение, чем
сильнее маrнитное поле и чем БОЛloше
аиткоа а катушке.
Напрааление индуктированноrо на-
Рис. 106. а) при даижении м..rнита а катушке индуктируетс ЭДС; 6) при даижеиии э.лектромаrнита .
Кdтушке тоже индуктируетс эдс
1f
1
..1 t
t Komyw- "'MUAAUONIn p-
ко M mp
..... " о)
6К
пр"жени" определяеТСII праflилом пра-
flОЙ руки, которое rласит: если маrнит-
ное поле пронизы.ает л адо НI" а
бол..шой палец показw.ает направле-
ние движеНИII проводника, то друrие
пальцы показwвают напра.ление ин-
дуктиро.анноrо напр"жени" (рис.
10.7).
10.5. Взаимная индукция
На рис. 10.8 показан опwт, . котором
дIC катушки L I И L 2 расположенw
близко друr к друrу. Коrда через ка-
тушку L I протекает пер М III1ЫЙ ток, .
I .
CY'
Рис 10 S Вз..и...и..,. индукци
катушке L 2 индуктируеТСII ЭДС, кото-
рую можно измерит.. .0Лloтметром.
Это ".ление наЗ..I.аетСII .)аимиой ин-
дукцией и лежит . осно.е трансформа-
торо., индукти.но С.llзанных цепей и
т. д. При .заимной индукции обе ка-
тушки непод.ижнw, но ток, протекаю-
щий через L 1, перемеННlolЙ, и число си-
ЛО."IХ линий, ИСХОДIIЩИХ из L I И пере-
секающих L 2, непреР"I.НО измеНIIСТСII
(ПУЛloCирует) с частотой тока, и поэто-
му . L 2 иидуктируеТСII определенна"
эдс. Индуктиро.аннаll ЭДС за.исит
от числа .итко. обеих катушек, от ве-
личины и частотw тока, протекающеrо
через L 1, И от .заимноrо расположени"
катушек.
Обратите .нимание: сели через Ка-
тушку L I(РИС' 10.8) протекает по-
сто"""ый ток, то .0Kpyr нее образует-
с" маrнитное поле, но оно не будет пе-
peMeHHlolM и . L 2 не будет индуктиро-
.аТЬСII эдс.
10.6. Индуктивность
Если через проводник протекает п p -
ме1l1lЫЙ ток, то маrнитнwе силовwе ли-
нии пересекают собст.еннwй провод-
ник и соrлас,НО закону электромаrиит-
ной индукции . про.однике возникает
ЭДС са\tОИИДУКЦИИ. Русский физик
ЭМИЛIo Христиано.ич Ленц (180
1865) первый изучил это "вление и
сформулировал пра.ило, соrласно ко-
торому эде самОUllдукциu иMe т та-
K lIапраflЛ lIи . что _ любой MOM lIт
0110 протиflод йстflу т прUЛОЖ IIIIОМУ
UЗflll lIапР"Ж IIUЮ (правило Ленца). На
рис. 10.9 .ндно; что при у.еличении
тока сило.wе маrнитнwе линии как
будто ...WХОДIIТ" из оси про.одника и
концентрическими ОКРУЖНОСТIIМИ
распростраНIIЮТСII наружу, а ЭДС са-
моиндукции имеет направление, проти-
.оположное увеличиаающемус" току.
При умеНloшении тока сило.wе маrнит-
Hwe линии концентрическими окруж-
НОСТIIМИ .0з.ращаЮТСII к оси про.од-
ника, а ЭДС самоиндукции имеет такое
напра.ление, что "помоrает" умень-
шающеМУСII току.
Если про.од намотан. .иде катуш-
ки, то .ышеописанное II.ление ПРОII.-
Лllетс" еще сил"нее. потому что каждаll
сило.аll ЛИНИII пересекает болloШое чис-
ло сос дllUХ _umKOfl. Это можно проде-
монстриро.атlo, если ИСПОЛloзо.ат.. пер-
вичную обмотку ccтe.oro или .wход-
иоrо трансформатора (рис. 10.10). При
замwкании ключа на лампочку дейст-
.ует напр"жение 4,5 В и она с.етит
нормалloНО. При разрwае цепи маrнит-
Hlole сило.ые линии "собираЮТСII" к
центру и пересекают бол..шое число
(,\)
t A t f +M L.
о) Tok Ьозраcmаеm ЗАе
++ t fA
б)
ToI< Уh4е... wоеmся
t
Нcl"lpaь...e...
ЗАС
Рис. 109 OnIolТW. иллюстрирующие прааНJ10 Леlll1а: а) при уас:личении тока ЭДС самоиндукции ИМС:С:Т
протиаополо..кllое н..пр....1ение. б) при у...ен щеIlИИ тока эдс Cdмоиндукции ИМС:С:Т ""Прd8J1ение. соапа-
дdющс:е С н..пр....1ениеМ TO\C.ol
витков. Так как ЭДС самоиндукции д
80ЛloНО значитеЛloна, лампочка 8СПIoIХИ
васт на мrновение IIрче, потом racHCТ.
Этот опыт ПОДТ8ерждаст сказанное
уже, что маrнитное поле IIМИСТСII носи-
телем энерrии и после раЗрЫ8а цепи
эта энерrИII не TeplleTCII, а переходит .
лампочку. .
Сtlойство каждой катушки обра-
30t1bltlamb Moz"um"ble Cи.10t1bl ли"ии tlOK
PYl с б" при прохожде"ии тока чер з
tlитки Ha3bltla mC" и"дуктиtl"остыо.
С80ЙСТ80 ИНДУКТИ8НОСТИ 8ыражаст-
СII и 8 том, что Korдa через данную ка-
тушку протекает ток, то пр., любом из
менении ero величинlt1 . катушке ин-
дуктируеТСII ПРОТИ80деЙСТ8ующаll
ЭДС. Если через д8С различнlt1е катуш
ки протекаст один и тот же ток, то
болloШУЮ ИНДУКТИ8НОСТlo имеет та ка-
тушка, 80Kpyr которой обраЗУСТСII
БОЛloше СИЛО81t1х маrнитных линий,
т. е. около которой получаете,.
болloШИЙ маrнитный поток.
Индуктивностlo тем больше, чем
БОЛloше число 8ИТКО8 катушки. При
прочих paBHIt1X УСЛО8ИIIХ катушки с
фсрромаrнитным сердечником имеют
70
большую индуктивностlo. Единица ин-
ду"тивности наЗlolааеТСII rеНрИ (11 8
честlo американскоrо ученоrо Джозефа
rенри (l797 1878). Катушка иM т
и"дуктUtтость I l "pu. сли при из.W -
lIе"ии тока чер з " e "а I ампер за I C -
ку"ду "а обоих ко"цах tlоз"uкает на-
пр..Ж "U самои"дукции tI I _ольт.
В радиоэлектронике часто ис-
PIIC. 10 10 OnIolT. lIJ1Люстрирующиil эдс с..мо-
нндукции
ПОЛIoЗУЮТСII И меНloшие еДИНИЦIoI: мил-
лиrенри (одна ТЫСIIчная rенри) и микро-
rенри (одна миллионнаll rенри), KOT
pwe можем записатlo:
I Mr==O,OOI r;
I MKr==O.OOOOOI r.
Например, однослойнаll катушка
диаметром 4 см, длиной 5 см и чис-
лом 8иткоа 90 имеет индухтианостlt
около 200 MKr; пераичнаll обмотка си-
ловоrо трансформатора, содержащаll
1200 аиткоа и имеющаll полезнwй ce
цечник сечением 9 см 2, имеет ИИДУК-
ТИВНОСТIt около I r.
зЛ1l 0 l\'\\\\'\1'Е\
1. Между ПО.lllосами постоянных маrнитов существует мarинтlt.ое поле, кото-
рое является носнтелем энеprии.
1. ВoKpyr любоrо проводиика, по KOTOpo\fY протекает ток, сущестаует Mar-
ннтное поле.
3. Закон :ые..-тро...аПlИТНОЙ индукции rласит: если даннwй проаодник пересе-
кают силовwе маrнитнwе линин, то 8 нем индуктнруется ЭДС.
4. Если И\fеем две нндуктиано соединеннwе катушки и 8 одной н] них проте-
кает переl'tlенный ток, то ао 8ТОроМ KaTYWJ.:e аслеДСТ8ие 81:1И...ной ННДУJ.:ЦИИ
во]ни..ает ЭДС.
S. Индуктивностlo это свойство катушки при протекании чере] ее 8ИТКИ
тока обра]ОВloIватlo BOKpyr ННХ мarНllТНЫЙ поток.
6. Еднница и]мерения индуктивности на]ываетC1I rенри.
7. Соrласно правилу Ленца ЭДС са...оиидукции И\fеет TaкQt напраВJlение, что
8 .IIIобой мо...ент оно противодействует н]менению тока.
71
ш
Некоторые свойст а индуктивности
ВИДЬI катушек
11.1. Индуктивность в цепи
постоянноrо тока
При .ключении катушки . цепlo п
стоянноrо тока также происходят пере
ходные процессw. При замыкании цепи
(рис. 11.1) от батареи начинает проте-
катlo ток, и .0KPyr катушки .озникает
маrнитное поле. Ero маrНИТНlolе сило-
.ые линии распростраНIIЮТС'l от ка-
тушки наружу, пересекаll при этом ее
собст.еННIoIе .итки. 8следст.ие этоrо .
катушке .озникает эде са.wоuндукцuu,
которая, соrласно пра.илу Ленца, пре-
пятствует нарастанию тока. Разумеет-
CII, ток не прекрашаеТСII, но ero нарас-
тание не происходит MrHo.eHHo, а п
степенно, по экспоненциалloНОМУ зак
ну (рис. 11.1). Через короткое .реМII
переХОДНIoIЙ процесс заканчи.аеТСII, и
ток достиrает c.oero нормалloноrо зна-
чеНИII. Продолжительностlt переходн
ro процесса можно .wчислить по фор-
муле
3L
(
R'
(11.1)
rде L ИНДУКТИВНОСТIo катушки, а R
сопротивление всей цепи.
Прн...ер 11. 1. Определитlo про-
должительностlo переходноrо процесса
при замwкании цепи, содержашей ка-
Рис. 11 1. При з..МloIк..нии цепи. содерж..щей ИНДУJCТианост . ТОК уас:личиuс:тс" не резко. а постепенно
(по экспоненте)
HanpatI"e ue I
Ьозрасmaюще20
rroka
+
Нanраfl..let-«J7ЭАС
самоuнgykцuu
72
тушку индуктн.ности L 0,5 r и общее
сопроти.ление цепи R 150 Ом.
Из формулы (11.1) находим
I 3L 3 . 0,5 О 01 с.
R 150 '
Если разомкнутlo цеп 10, коrда через
катушку протекает ПОСТОIIННЫЙ ток, то
тоже .озникнет переходнlo1Й процесс
(подоБНIoIЙ ОПIoIТ бlolЛ показан 'на
рис. 10.10). 8 этом случае СИЛО.lo1е Mar-
НИТНlo1е линии приближаЮТСII к катуш-
ке. При этом они пересекают .итки, и
. катушке .озникает ЭДС самоиндук-
ции, напра.ление которой, соrласно
пра.илу Ленца, совпадает с направле-
нием только что прерванноrо тока.
Особенно .ажно запомнитlo, что если
катушка обладает значителloНОЙ индук-
ТИ.НОСТloю и через нее протекает
болloШОЙ ток, то ЭДС самоиндукции,
.озникающаll на концах катушки, мо-
жt'т быть 110 MIIO O раз больше IIапр"-
Жt'ни1l caмo o истОЧllика пumallU1l. Это
II.ление об...IIСНllеТСII тем фактом, что
при раЗМlo1кании цепи энерrИII, запасен-
наll . маrнитном поле катушки, не ис-
чезает, а снова превращаеТСII . ток, но
со значителloНWМ напряжением, так что
между концами катушки даже может
проскочитlo искра. Эта особенностlo
оченlt .ажна на практикс, поскольку
может привести к пробою между об-
мотками, неисправности транзисторо.
и т. д. Или, короче r080pll, кратко.ре-
менное прер....ание значитеЛloноrо по
.еличине тока через катушку относи-
тельно болloШОЙ индуктивности при.о-
ДНТ К .озникновению опаснwх напр"-
жений на концах катушки, проти. чеrо
должн", бwтlo ПРИНIIТW Mepw.
11.2. Индуктивность в цепи
переменноrо тока
Допустим, что у нас имееТСII идеалltнаll
катушка (т. с. сопроти.ление провода и
.се потери равны нулю), и приложим К
ней пt'pt'Melllloe IIапр1lЖt'IIие. Cor ласно
пра.илу Ленца, ЭДС самоиндукции .
любой момент будет противодейст.о-
.aT приложенному извне напр"жс-
нию. .
8 реЗУЛloтатс катушка окажет пере-
менному току Иllдуктианое сопротнал
ние, которое обозначастся знаком Х L,
измеряетс" . омах и .Io1Числ"етСII по
формуле:
Х L roL 21ifL.
r (11.2)
.
Индукти.ное СОПроти.ление за.и-
сит от частоты. Чем БQЛltше индук-
тивностlo катушки и .Io1Ше чаСТота то-
ка, тем БОЛloше индуктивное сопроти.-
ленис.
Прнмер 11.2. Найти ИНдуктивное
СОПроти.ление катушки Индукти.-
ностью 5 r на частоте 50 rц.
ПодстаВЛllем число.ые значеНИII .
формулу (11.2):
Х L 2rcfL 2л'50'5 1570 Ом.
Та же катушка на частоте 1 кrц
имеет Индуктивное СОПроти.ление
Х L 31 'кОм, а на частоте 1 мrц ее
сопроти.ление .озрастает до 31 МОм.
На рис. 11.2 показана rрафическая за-
.ИСИМОСТIt индуктивноrо СОПроти.лс-
НИII упомянутой катушки от частоты
(т. н. частотнаll характеристика). Те-
перlo, коrда MIo1 ознаКОМИЛИСIt с индук-
ти.нlo1М сопроти.лением, Можем запи-
сать закон ОМа при переменном токе
через катушку
и x L/.
и
X L
/'
'(11.3)
/ ..!!...
X L '
ПРИ\fер 11.3. Какой ток протечет
через идеалloНУЮ катушку индукти.нос-
ти L 600 MKr, если подключитlo ее к
переменному напр"жению и 0,4 8
частотqй f 500 кrц?
При.одим величинlo1 к OCHO.HIo1M
единицам и подста.ляем . форму-
лу (11.3):
7)
XL,kO...
э
1S
12
9
6
о
100
200
300
/,00
500
600
" ru,
Рис. 11 2. При уас:личении ч..стоТlol индуктианое СОПроТИl\Jlение у.с:личиаас:тс
0,4
21[. 5. 10 j . 600. 10 6 0,2 мА.
Сопротиаление идеальной катушки
(подобно конденсатору) peaKmUt11/0.
Чтобlor аыясннть это, рассмотрим
опыт, показанный на рис. 11.3. ЗДССI>
при работе на холостом ходу через пер-
вичную обмотку электросварочноrо
аппарата протекает ток 4 А. Поэтому
на пераый азrляд мощность, подааае-
и и
l
Х L 2тr! L
Рис. 11 3. Н.. холостом ходу а пс:раичноА обмотке электрос"'рочноrо ,ШП"Р"ТIi npoTeKlitт ТОIC зн..чи.
c:.'1 HoA ас:.,lИЧИНW. одн"ко КIiТУШКIi не H"rpc:"'c:тc . Т. IC. ее СОПроТИl\Jlение реаlCТиано
....2208
A....nepf04emp
ЭмkmросЬаРОЧl-llolО
. amapcm
74
Рис. 11 4. В ИНДУlCТианloIХ СОllРОТИlЛениях н..пряжение опереж..tт ток н.. 180
маll из сети . первичную обмотку, рав-
на р== и. /==220.4==880 Вт, т. е. она
такаll ЖС, как . электрической ПЛИТКС
средней .еличинw. Однако опыт пока-
зы.ает (рис. 11.3), что и после про-
ДОЛЖИТСЛloной работы электрос.ароч-
иоrо аппарата, об отка остаетСII хо-
лодной. Более Toro, .опреки тому, что
. цепи протекает ток величиной 4 Л,
дИСК электросчетчика неподвижен. Как
по об"'IIСНИТЬ?
Как. случае с конденсаторами, так
и здесlo, мощность p aKmut1l1a. Это зна-
чит, что за одну четtlерть nер'!ода к
катушк nocтyna т зн рzuя, ....az-
нитнм nо.l ..расшир,, тся", и tllle.'" 1IQ-
Kan.lUt1a mc" MazHumHwr знерzия. а за
друzую ч тt1ерть nериода зто ...,атит-
нм nO.r ..Сt10рачиtlа тс,," обратно к ка-
тушк . индуктир}ет t1 I/t'й эде са...,о-
и1lдукцuи и отдаt'т 'Jнерzию обратно zt'-
H paтopy. Следо.ательно, . этом слу-
чае происходит nостОЯlIIIЫЙ об.иен
знерzuей между reHepaTopoM (электрос-
танцией) и катушкой, . то .ре я как
среДНIIII мощность равна нулю. Вот по-
че у формула р== и/, приложсннаll к
идеалloНЫМ катушка\1, дает не актив-
ную, а реактивную (обменную) мощ-
HOCTIo.
Эта особенность катушки объяс-
HlleTCII тем фаКТО\1. что приложснное
напр"жение и протскающий ток имсют
между собой разностlo фаз . 90 , а на-
nряжt'llиt' оnt'режает ток (рис. 11.4).
Причиной этой разности фаз 118ЛllеТСII
только индуктироааннаll ЭДС, котора'!
при у.сличении тока напра.лена про-
тив Hero, а при уменltшении следует ero
направлению (см. рис. 10.9).
11.3. Реальиые катушки
иидуктивиости
Реальные катушки обладают не ТОЛloко
индуктивныo.t сопроти.лением Х L' но И
aKmUtlllbl.'" соnротиtlленut'М (соnроти.-
.rellue.... потерь) R IЮ' (рис. 11.5).
На низких частотах R IЮ' обусло.ле-
но только аКТИВНlolМ сопроти.ленисм
про.ода, которым намотана катушка.
На .ысоких частотах R по, .озрастает,
ПОСКОЛloку включает . себll НС ТОЛloко
активное сопротивление, но и ряд дру-
rих потерlo (например, излучение,
вызванное токами Фуко, поасрхност-
ИIoIМ эффектом и т. д.). Полнм соnро-
тиtlление, которое катущка оказw.ает
переменному току, назыааеТСII И\fПе-
даНСО\f и обозначаеТСII бук.ой Z. Импе-
данс измеРllеТСII . омах и на средних
частотах .ЫЧИСЛIIСТСII по формуле:
-r
Z==y R;,....+X"L'
( 11.4)
15
L
al
kcmywka
Uнg)'kInJfjlolOClN
L R nOT
61
PwoaAWoIQ1I lcamywka uнgy\cmJfj
NOCnU на CDf9 'IOCIrIOmQ)(
r--1 R nOT
fjl
pta,.wa I<omywka uмgyk
нocmu на bwcokux чacrnomaх
Рис. 11 S. эк.и....1енТнloIе cxeMW' а) идеll.' НОЙ к"тушки, 6) pc:oL, ной к"тушки Н.. .loIсоких ч..стоих
Оче8ИДНО, при УtJf!лиЧf!IIии частоты
.озрастает и и.Wnf!до"с, поскольку уве-
личиваетс" Х L'
На 8ЫСОКИХ частотах начинает ока-
3WBaTIo 8ЛИIIние собственна" емкостlo
катушки С "."". (рис. 11.5), котораll 8
принципе нежелательна, потому что
шунтирует ИНДУКТИ8НОСТlo и усложняет
IIвлеНИII.
11.4. Высокочастотные катушкн
нндуктнвностн
Эти катушки индуктивности ис
пользуют в цеПIIХ, 8 которых протекает
ток 81оlСОКОЙ частоты, например, 8 K
лебательных контурах 8ХОДНIoIХ уст-
РОЙСТ8, фильтрах и пр.
Обычно 8ысокочастотных катушек
индуктивности нет в продаже, они из-
rота8ЛИ8аЮТСII самими радиолюбите-
ЛIIМИ. НеКОТОРlolеВЧ катушки индук-
ТИ8НОСТИ имеют ферритные сердечни-
ки. Применение сердечника ПРИ80ДИТ к
Уtlf!.IиЧf!"ию и"дуктив"ости катушки.
Кроме Toro, он улучшает каЧf!стtlа ка-
тушки, а с друrой CTOpOHW дает 80З-
МОЖНОСТIo леi'КО и просто иЗМf!IIJfть иll-
дуктиtJllость катушки 8 определенных
пределах. Ферритные сердечники изrо-
та8ливаЮТСII по специальной технол
rии.
Основное требование к ферритным
сердечникам большаJf MaтumllaJf
nро"uцаf!мость и маЛЫf! nomf!pu IIа tJblCO-
Рис 11 6 Вwсокочастотнwе к"тушки а) короткоаолно", К"ТУШК.А. н"мотанн"" н.. цилиндрический к"р-
к"с. б) короткоаолно", . H"MOT"HHa на шс:стиrpаннwй к"ркас. .) коротко.олно", . бс:скаркасна .
1) срс:дне.олно.а "униaepc.iJl М с ферритом; д) коротко.олно", .XOДH" И KOHтypHa . ) ул тр"корот
КОIOлно", С Л"ТУИIIwм сердечником. ж) катушка с броне.IoIМ сердечником
а)
r
g)
76
<а11I1IПJ1)
)) rJt' ' ( . \ " { fJ
/N t :\Д;'\ \ IIJlll1
;, , , .
Ь) 2)
б)
.
Сеpgеч k Кamywka
е)
.
>1<)
IL li L * L
. I
06ычi-ЮЯ kamywka Кamywka UHgyk Кamywka uHgykmufI Kamywku с
uHgykmuf>HOCm..J muf>Hocmu с bыco HOCmU с Ьысоkочас uHgykmubнoa
kочаcmоmным momHbIM сеpgечнukои С 3ЬЮ с Ь ч.
серgечl-lukоr.1 u nepeмeHHoU uHgyk.. серgечнukом
muЬносmью
.Рис 11 7. обо1н..чени к..тушеlC
ких частотах. На рис. 11.6 показано
несколько .идо. ....сокочаC'rОтнldх ка-
тушек ИНДУКТИIiНОСТИ, некоторые из
них с феРРИТНIdМИ сердечниками, дру-
rие без них. Обозначение различных
.идо. катушек индуктивности показа-
но на рис. 11.7.
11.5. Основные параметры
высокочастотиых катушек
индуктивности
Перечислим наиболее .аЖНldе парамет-
pld .lolсокочастОТНIdХ катушск индук-
ти.ности.
а) Индуктн.ност", Она зависит от
числа витко., rеометрических размс-
ро. и налИЧИII ферритноrо сердечника.
Чем болloШС .итко., тем БОЛloше ин-
ДУКТИ.НОСТIo катушки. Наличис сердеч-
ника у.еличи.ает ИНДУКТИВНОСТIo ка-
тушки. и ндуктивностlo булст IIUИ-
большей, сели сердечник IIОЛНОСТЬЮ
вставлсн . катушку. Катушки индук-
ти.ности, KOTOp"' ИСПОЛIoЗУЮТСII . ра-
диоприемниках, чаще .cero имеют СЛе-
дующие индукти.ности: ДЛII ДЛИННIoIХ
.олн L== 1 +5 Mr, ДЛII средних .олн
L== 150.....200 MKr, а ДЛII коротких .олн
L==I 10 MKr.
б) Добротност... Качество катушки
индукти.ности оцениааеТСII лучше .се-
ro добротностloЮ Q. Она ра.на отно-
шению индукти.ноrо сопроти.леНИII
Х L катушки индукти.ности к ее сопро-
тивлению потерlo R ''''Т' Катушки хоро-
шеrо качества имеют доБРОТНОСТIt ча-
ще Bcero от 50 до 200. Чем БОЛloше дo
рОТНОСТIo катушки, тем лучше ее ка-
чество. Осщжным способом улучшениJf
доброт1l0сrnи катушки U1lдуктиtfности
JftfЛJft'тСJf уменьшение ее соnротиtfленwr
nomt'pb. Это достиrастс'! следующими
средст.ами:
.... примененне ..ч.сердечнн..а,при
наличии KOToporo необходима. индук-
ТИ.НОСТIo получаетCII при меНloшем числе
.итко., т. е. менloШСМ сопротиаленни
провода: .
.... прнменение "ро.ода б6лloшerо
диаметра, что, ра]умеетCII, у.еличивает
pa] epw катушки индукти.ности;
.... при енение "ро.ода, состо.ще-
ro и] определенноrо чнсла изолиро.ан-
HWX дрyr от дрyrа про. мочек (литцеид-
рат), что эффективно ТОЛloко . диапа]о-
не длиннwх и среДНИХ .олн.
в диапазонс коротких и УЛloтрако-
ротких .олн хороша'! добротностlt по-
лучаеТСJl . том случас, коrда катушки
намаТIoI.ают неизолиро.аННIoIМ про.о-
дом БОЛloшоrо диамстра, при этом час-
то ДЛII умеНloшеНИII потерlo совсем не
ИСПОЛloзуют сердечнико. и каркасо..
.) Собст.енна. eMKOCТIo. Как ужс
упоминали, собст.еннаll СМКОСТIo ка-
тушки индукти.ности обусло.лена см-
КОСТloю обмотки и . .ldсококачест.ен-
HIoIX катушках индукти.ности должна
бытlo как можно меньшс. Один из спо-
собо. умеНloшеНИII собст. нной емкос-
ти перекрестнаll намотка (типа
..универсалlo.. рис. 11.6.?) или намот-
77
11
Ji
01
. Рис. 11 В. Дроссели:
б) низкоч..стотнlolЙ
а) аlolсокочастотнwй.
ка от делloНWХ .итко. не плотно один к
друrому, а на определенном paCCТOII-
нии (катушки с принудителltНWМ ша-
rOM рис. 11.6a. 6. ff).
11.6. Дроссели
Это катушки ИНДУКТИ.НОСТИ, которые
служат дЛ1f пропускани" пocm01fHHO O
3"n о l\'\f\\'\1'E\
тока (или тока низкой частоты) и за-
дl'ржки mOK()(J 8ЫСОКОЙ частоты. На
рис. 11.8а показан .. ч. ДРОСССЛIo, кото-
рlo1Й ДЛII умеНloшеНИII собст.енной ем-
кости состоит из трех секций. Ero ИН-
дуктивность около 1 Mr, а ero сопро-
ти.ление ПОСТОIIННОМУ току S 10 Ом.
На частоте 1 Kru индуктивное сопро-
ти.ление этоrо ДРОСССЛII около 6 Ом, а
на частоте 1 О М rц оно около 60 кОм.
Этот при мер покаЗIoI.ает, что ДЛII по-
cтoIIHHoro тока и токо. низкой частотw
сопроти.ление ДРОСССЛII мало, а ДЛII
токо. 81оlСОКОЙ частотw .елико.
На рис. 11.86 показан н. ч. дрос-
сель. ОН содержит примерно
1000..:.. SOOO .итко. И имеет желсзнwй
сердечник. Ero индуктивнocrlo
1 ..:.. 1 О r, а ero акти.ное сопроти.ление
SO + 300 Ом. На частоте SO rц ero ин-
дуктивное сопроти.ление примерно
2 10 кОм. ИСПОЛIoЗУСТСII . .lolПр'lми-
теЛIIХ тока ДЛII пропускаНИII ПОСТОIIННО-
ro тока и задержки переменноrо тока.
1. При .кточенин катушки нндукти.ности а цепlo постоянноrо тока, ток на-
растает не \lrH08tHHO, а постепенно (по экспоненцналloНО\lУ :JaКOHY), Причи-
ной ,.аляется ЭДС са\lОИНДУКЦИИ, направление которой противоположно
нарастающе\lУ току.
2. При прекращении тока через катушку мarнитнwе силоаwе линии прими-
жаютC1I к катушке, при ЭТО\l ЭДС самоиндукцни можп-. Бытlt значи
Tt.llIoHO боЛloше напряження источника тока.
3. Сопротнвление катушки индуктнвности переменному току (индуктивное
сопротиаление) за.исит как от индуктнаности катушки, так и от частотw
тока. При БОЛloшей индуктивности катушки оказw.ают БОльшее сопроти
ление переменно...у току. При у.еличении частотw сопротиаленне данной
катушки увеличиваетC1I.
... Инду -тивное сопротиаление реактнвно, т. е. цепи пере\lенноrо тока мarнит
ное поле 80l\:pyr катушки то "расшир,.етC1I", то "суживается". При этом
катушка то получает, то отдает энерrию источнику тока, а среди,.,. МОЩ-
иост.., поступающая а катушку, раана нулю.
7Х
S. Идеальная катушка индуктивности обладает только индуктивностью, и
все потери (включительно и актнвное сопротивлеиие) равны нулю.
Реальные катушки индуктивности, кроме индуктивности, имеют и потери,
которые условно выражаются сопротив.'1ение\l потер... с:оединенны\t после-
довательно с нндуктнвностыо.
6. Основные параметры высокочастотных I катушек индуктивност... до-
бротность и собственная емкость.
7. Качества катушки индуктивности улучшаются при иcnоль]Овании феррнт-
иых сердечников, более Toro, с: их помощью можио И]\lенять в определен-
ных пределах ИНДУh.-тивность катуш..н.
79
j t7l
Звук и ero особенности
12.1. Сущность звука
Если бросить в воду камень, то на ее
поверхности образуются волны, KOT
рые расширяются концентрическими
окружностями и достиrают береrа
(рис. 12.1). Таким же образом вокру'
AAUНCI ьо......
Рис, 12.1. Волны на поверltНОСУИ ВОДЫ
любоzо звучащеzо тела образуются
звУКOtIые вОЛIIЫ, которые распростра-
няются по воздуху. Если оттянytь
эластичную пластинку, она начинает
колебаться, J:lРИВОДЯ в движение части-
цы воздуха, и Tor да. во все стороны
распространяются сферические, звуко-
вые волны (рис. 12.2). Они представ-
ляют собой CZYCmKU U разрежеиuя воз-
духа, т. е. места с большим и меньшим
давлением.
Рис. 12.2. ЗВУlCовые 8О.1НЫ
((( (( (( . (( (( ? )))) )))) ))))
но
Как только звуковые волны достиr-
НУТ нашеrо уха (рис. 12.3), барабанная
перепонка начинает колебаться и по-
средством мелких косточек молоточек-
наковаленка-стремечко звук попадает
во внутреннее ухо. Отсюда через слухо-
вой нерв колебания передаются в ro-
КОмО/\
!:jwмОя
pOKO UHO
Рис. 12.3. УстроАСТ80 человеЧССlCоrо ух.!
ловной мозr, и мы слышим звук. Сле-
довательно, ДЛЯ Toro, чтобы был звук,
необходимо наличие звучащеrо тс.,1а,
среды ДЛЯ распространения звука и
слуховоrо opraHa.
12.2. Скорость звука
Скорость распространения звука в воз-
духе при , == 20 С около 340 м с (т. е.
около 1200 км ч), при увеличении тем-
пературы она слабо нарастает. CK
рость звука (в сравнении, например, со
скоростью эл. тока) не очень велика.
Например, сели в Оарне Произойдет
очень Сильный rpoM, звук будет
слышен в Софии только через 20 мин.
О воде звук распространяется со CK
ростью 1430 м с, а в стали со ско-
ростью 5000 м с.
Ш'1I11 I I
AUII'I I
IIII
"UJ 11 1
III
WII
II
ofШ I
....J?!l'
II
....11
,-
фI..,L
11:
F
j
с
8 I
I i R t
J !
1'""'"'"
I ..
L... t: ...
... CI/'" 6.
I
I
u
.....
.....
I
I
..
I
u
i
L....
L
,. Пореwe ша,н . POДH01JI«ТpOHHIIC
ош
095l i
.0000l.....
!illl f;- 1
SL.6L
!i9вL t "r;: 09LL .8
OGGL lliё9SL
09'1t I)(ДiJ' L&L
1......,. 6LEt а:
S'1Z1
60L1 r>
и6 W .8
1Е9 r-m g
O'1L/
L 6596
lZ9 I
... 'IS!i; t., EZ5
h-.
99'1 O"" .8
!i L '1 ;. ' Z&
OLt litL
L !iБZЕ 6
НЕ 'SШ .L
U.Z [
L.... /J..Z
a:z "...: QZZ.8
s10z r.tgбi j
L о
в '19L I
S !i1
9"PEt I I" &'O€L
· : 5 L.8
.. !i 911 ;. ОН
g'EOL с.' --вб-s
!i'z6 {" <"! tl8
1...,..... '1 z8 J
v .. g t ..,-u
" &'69 f"'
I . L'19
1" Е'К (;;. .8
11' s't!i (I.."Т g
!iZ'9'1 FE "*
..., L ZL'1 i1
III ... 6'&& f; ,., {ОС
IIII.! t9''1f:. (
1 1 П . &'Q€
111 n:! '1t'6Z .saJ
i. 11;r 1111 lit i ;.=;
/........l ...J
'nJ DW I.IP'h'"
I
...
.
...
ii
:1:
:с
:i
а
::в
Q,
"
:1:
::в
[;
:с
I:t
.
.;
l.
81
12.3. Высота тонов
]в) к 01lреде.tеllllOй частоты 1IазываетСR
TOHO\f. Различные тона имеют различ-
ное число колебаний в секунду, т. е.
РdЗЛИЧНУЮ частоту. Че.'" выше часто-
та, те.'" выше m01l. Так например,
толстая струна rитары совершает 165
кqлсбаний в секунду, а тонкая 659
колебании в секунду.
Самый низкий тон, который может
воспринять человеческое ухо, имеет
чаСТОl у 16 ru, а самый высокий
20 000 ru. Разумеется, в музыке эти
..крайние" тона пря'\'lО не используют
ся. Это видно из рис. 12.4, rде показа
ны клавиатура пианино, нотные знаки
музыкальных тонов, их частоты и диа
Рис 125 rpoMKOCТb рd1.iIИЧИЫХ звуков
пазон некоторых музыкальных инстру-
ментов, Тон ,,ля", по которому наст-
раивают музыка.'1ьные инструменты,
имеет частоту 440 ru, самая толстая
струна контрабаса имеет частоту
41 ru, а самый высокий тон пиани-
но 3520 ru.
12.4. Сила звука
Звуки, кроме по частоте, различаются
и по силе. Если мы находимся близко
к rитаре, звук сильнее, а коrда удалим-
ся на некоторое расстояние, сила звука
уменьшается. Причиной является то,
что звуковые волны при движении в
воздушной среде теряют силу. Это зна
м2
чит, что частицы воздуха все слабее и
слабее отклоняются от cBoero среднеrо
положения, т. е, уменьшается их амп-
литуда. Следовательно, сила звука за-
висит от амплитуды колебаний.
В технике для измерения силы, с ко-
торой мы слышим звуки, используется
единица децибел (дБ). На рис. 12.5 вид-
но, что самый слабый звук, который
можеТ уловить наше ухо, соответст-
вует О дБ, звук падающих капель воды
на расстоянии 1 м соответствует
20 дБ, звуки при обычном разrоворе
имеют силу 40 дБ, а самый сильный
звук (болевой пороr) соответствует
120 дБ.
12.5. Тембр звука
Если за нашей спиной прозвучи\ однн
и тот же звук "ля" if == 440 rц) на пиа-
нино и на кларнете, то мы сразу уз-
наем, коrда звучит пианино, коrда
кларнет. Как же мы различаем инстру-
менты? Ведь в обоих случаях звучит
все тот же тон "ля"?
Различают музыкальные инстру-
менты даже Tor да, кот да они произво-
ДЯТ однн И тот же тон, по их тембру.
Звуковые колебания различ"ых му-
зыкаль"ых u"cmpy.we"moв "е являются
простыми синусоидальными колебания-
.ии. а об.lадают различной ..окраской",
т. е. зто сложные колебания
(рис. 12.6). Чисто синусоидальные ко-
лебания производит только эле lрОН-
ный прибор, называемый звуковым re-
нератором (ToHrCHepaTopoM), который
используется в лабораториях.
Если суммировать два синусои-
дальных колебания различной частоты
и амплитуды (рис. 12.7), то результи-
рующее колебание будет похоже на ко-
лебания музыкальных инструментов.
Собрав вместе три, четыре и больше
синусоидальных колебаний различной
частоты, амплитуды и фазы, можно
получить и наиболее сложное периоди-
ческое колебание. Установлено, что
сложные неси"усоидальные, но периоди-
ческие колебания, у которых положи-
тельный полупериод симметричен от-
рицательному, можно рассматривать
как сум.иу одноrо OCHoBHorO синусои-
далЬноrо колебания частотой f 1 И
Рис. 12.6. Форма J(олебаний ('Снс:ратора ТОН
..ли", издаваемый пнанино н J(JIapHC:ТOM
TOH epamop . АЯ - f .J.J.oru,
Рис. 12.7. При с:.10женнн двух синусоидальных J(ОЛс:б.iИИЙ разлнчной чdстоты получаются НССИНУСОИ-
д.i.1bHыe ICодс:бdНИЯ
/\
V
+L\:т
И3
'1 -1.1.0 ru. 0сноf>1oЮЯ чаanomо
I'\IOIo4UUНO
Au=
r'\n
'2-S80rU. Вmopo1l 2OpMOнuko
!\n!\
"" v
'з -1З20ru. Tpembfl 2OpMOlo4Uko
"1\ л 11.
VVVV
'1. -17боrц Чemf>еpmaя 2OpMOlo4uko
.ЛА . «О ru.
1tf A
'5 -2200ru. Пflmая i!Opt..1olo4uka
',.и.сц OO<>I>НOМ ...omoma
1\(\
V V '2- 880r u. 8moрая 2OpMOI-tUkО
Кларнem
\==
'\/'./'., f з -1З20rц Третья i!Opмolo4uka
"v"-..t'V'\, fl. -17боrц ЧеmЬepmaя 2C1pMOtoI.Jka
.1\11 . 1.1.0 ru.
--4МAAAr '5. -2200rц Пllmaя 2OpMolo4uka
Рис. 12.8. Чdстотиыil спектр тона ..ляМ. издаваемоrо пиаиино и ICЛdрИетом
большоrо чиСЛа дрyrих синусои-
дальных колебаний, обладающих соо.-
ветственно частотами 2/1' .3Ji, 4f 1 и
Т. д. более высокими и кратными ос-
новной, которые называются zapMOH".
коми. В акустике зто теорема Фурье.
Например, тон ,.ля" пианино, который
периодичен, но несинусоидален
(рис. 12.8.), в сущности, состоит из сле-
дующих синусоидальных составляю-
щих: основное колебание частотой
Ji ==440 rц, вторая rармоника частотой
12 == 2Ji == "880 rц, третья rармоника час-
тотой h == 3Ji == 1320 rц, четвертая rap-
моника частотой == 4f 1 == 17blJ t ц и
т. Д: ТОН "ля" кларнета имеет rармони-
ки той же частоты, но с дрyrими амп-
литудами (сравните вторые и третьи
rармоники на рис. 12.8), и поэтому
"окраска" (тембр) звуков пианино и
кларнета не одинакова. Следова-
тельно, можем сказать, что тембр оп-
редеЛllетСII величиной амплитуд отде-
ЛЫIЫХ zapMOIlUK.
Теоретически число пtр'10НИК бес-
конечно велико. Однако практика по-
казывает, что с увеличением пОРllдково-
zo 1I0мера rармоник, как правило, их
амплитуда умеllьшаетСII (рис. 12.8).
Поэтому при анализе звуков достаточ-
но учесть только первые S или 7 rapMo-
ник, а остальными можно пренебречь.
Человеческая речь состоит из rлас-
ных и соrласных звуков. Каждый звук
представляет собой сложное несину-
соидальное колебание,. которое сос-
тоит из определенноrо числа синусои-
дальных колебаний различной часто-
84
ты. То же самое можно сказать о чел
веческом rолосе (бас, тенор, меццо-
сопрано, сопрано), который представ-
ляет собой сложные периодические, но
несинусоидальные колебания.
Из скаэанноrо можно сделать сле-
дующие выводы:
а) и наиболее сложное периодиче-
ское несинусоидальное колебание мож-
но представить как сумму синусои-
дальных колебаний;
б) сложные колебания состоят из
значительноrо числа rармоник, т. е.
представляют собой определенный
частотный спектр.
12.6. Частотный спектр
Блаrодаря наличию rармоник, частот-
ный спектр человеческоrо rолоса и му-
ЗАnо \\-\"1'Е\
зыкальных инструментов з"ачительно
шире. чем их ос"овllОй диапаЗО1l. Напри-
мер, на рис. 12.4 видно, что основной
диапазон сопрано от 247 до 1319 rQ,
однако, пятая ruрмоникu ero нои-
высшеrо тона имеет чuстот)
5. 1319:;::6595 rQ, а седьмая
7. 1319==9233 ru.
Исходя из этоrо, данная радиоаппа-
ратура для качестве1/1/0Z0 воспроизве-
дения звука должна иметь возмож-
ность усиливать равномерно весь час-
тотный спе от 50 до 15 000 ru.
Сделать такУ'О аппаратуру не так уж
просто. Поэтому радиолюбительские
устройства чаще Bcero усиливают б
лее узкие диапазоны например от
200 до 8000 rQ.
1. BOKpyr любоrо колеблющеrося тела образуются звуковые волны, которые
распространяются в воздухе со скоростью около 340 м/с.
2. Звук определенной частоты называетC1I TOHO . Чем выше частота колеба-
ннй, тем выше тон. Человеческое ухо может воспрннять звуки частотой от
16 до 20000 ru.
3. Данный звук тем сильнее. чем больше аМПJlнтуда колебаннй. Снла звуков,
которые мы слышнм, из еряетC1I в децнбелах.
4. Звукн человеческorо rолоса и музыкальных HHcтpy eHTOB .... сложные.
Онн состоят из OCHoBHoro колебания н большоrо числа rap oHHK, амПJlНТУ-
ды которых определяют тембр звука.
5. Блаrодаря налнчию rар оник частотный спектр человеческorо rолоса и
музыкальных инструментов иа ноrо шнре их OCHoBHoro диапазона.
N5
]
\
Электроакустические преобразователи
13.1. l\lикрофон
Каждый из нас rоворил по телефону и
знает, что здесь ..носителем звука" яв-
ляется Э1еll:ТРИЧеский ток. Пре06разова-
иие звука в :JЛеlШlрический ток nроисхо-
дllт при помощи .'f'Uкрофоиа. На
рис. 13.1 а показан ..дО'vlашний" теле-
фон, КОТОРЫЙ можно сделать само-
стоятельно. Он состоит из уrольноrо
МИJo.l'офона. плоской батарейки, теле-
фонноrо капсюля и проводов.
Уrольный микрофон представляет
собой металлическую коробку. за-
полненную мелки'vlИ rрафитовыми зер-
на\1И (рис. 13.(6). На лицевой части ко-
робки закреплена металлическая '1емб-
pd"....K01 орая УПllраеrся в ЗI:Р",I.НО. изо-
ЛИРО8.НШ от корпус.!. КОI Д3 11<1 мик-
рофон не подается звук, в цепи проте-
кает постОЯ1I11Ый ток (рис. 13.1.... учас-
ток A 6). Коrда звук подается, мемб-
рана мнкрофона колеблется. нажимая
то сильн!:с, то слабее на rрафитовые
зерна. При сильном давлении зерна
оказывают малое сопротивление, и ток
в цепи становится сильнее, при слабом
давлении на зсрна их сопротивление
значительнее, а ток в цспи слабее. В ре-
зультате ток в цспи ИЗ'1сняется так же,
как и колебания звука (рllС. 13.1..., учас-
ток Б В). Такой ток называется еще
11101\0" 36' I\овоu частОIllЫ или UIIЗl\оча('-
",ОI1lIlЫ 1/ 11I0KO.I/.
Обратите внимание на то, что
уrольный микрофон сам по себе нс яв-
ляется источником напряжения звуко-
вой частоты, а при наличии звука он
изменяет свое сопротивление, изменяя
те'1 ca'vlbI'vl и ток, поступающий от ба-
тарейки. Следовательно, для нор-
мальной работы yrольноrо микрофона
необходимо. чтобы по нему протекал
определснный ток, чаще Bcero величи-
ной от 1 до 50 мА.
6
Кроме уrольных, существуют и
друrие виды микрофонов, наПРИ'vlер,
электродинамический. конденсатор-
ный. пьезоэлектрический и пр. Эти
микрофоны не нуждаются в питании,
т. е. коrдl1 на них подается звук, на их
выходе появляется ЭДС ЗВУКОВОЙ час.
тоты.
Одно из основных требований к лю-
бому микрофону nрави.1ЫlOе nреоб-
разоваuие Jfl)'Ka, т. е. электрические ко-
лебания. полученные на выходе, долж.
ны полностю соответствовать звуко-
вым колебаниям. Кроме Toro. микро-
фон должен преобразовывать одинако-
во низкие (5 200 ru). средние (20
2000 ru) и высокие (200 8000 ru)
звуковые колебания.
Друrое требование, предъявляемое
к любому микрофону, зто ero
ч)'вствите.1Ыlость. Из двух микрофо-
нов, на которые подается звук одина-
Рис. 13.1. а) простейшие теJlс:фоИЫ с двумя Иd-
ушииками и бdТdреей; б) уrОJlЬИЫИ ми крофои;
6) те.1ефоииыil ИdУШIIИJ(; ..) времеИИd" диdrpd....
м.! тока
"
" . .,
:> M
;
H(>m РОЭ20t!оро Ecmb рОЭ20f>ор B BpE' "
Д Б
ковой силы, более чувствительным бу-
дет тот, на выходе KOToporo получится
большее звуковое напряжение.
Лере.wеllllые IIапряжеllия. получае-
.f,fble IIа выходе миКрОфОllов. вообще ма-
ды. порядка 1 50 мВ. Поэтому мик-
рофоны подключают к электронным
усилителям, которые MHoroKpaTHo уве-
личивают эти напряжения.
Еще один важный пара метр микро-
фона ero вllутреllllее (выходllое) соп-
ротuв.lеllие. Ero надо lHaTb при соrла-
соваиии микрофонов с усилительными
каскадами. Например, уrольный мик-
рофон низкоомный, а пьезоэлектриче-
ский высокоомный.
13.2. rоловной телефон
(наушники)
Телефон (или телефонный капсюль)
преобразует низкочастотные токи в
звук. Он состоит из постоянноrо Mar-
нита, на полюсах KOToporo помещены
две катушки (рис. 13.2). Над полюсами
закреплена тонкая металлическая
мембрана. Коrда протекает постОЯII-
IIЫЙ ток, электромаrнит притяrивает
мембрану, которая не колеблется и не
.издает звука. Если протекает перемeu-
IIЫЙ ток, мембрана притяrивается с
различной силой, т. е. она колеблятся и
издает звук.
е nepBoro взrляда кажется, что по-
стоянный маrнит в телефоне не нужен.
Однако, если размаrнитить телефон, то
он видоизменяет звук и воспроизводит
ero очень слабо.
В радиолюбительской практике час-
то используется rоловной телефон или
наушники. состоящие из двух телефо-
нов, катушки которых соединены по-
следовательно (рис. 13.2). На эти ка-
тушки наматывается очень тонкая про-
волока диаметром 0,05. мм и чаще все-
ro их общее сопротивление 4000 Ом.
Такие наушники имеют большую
чувствительность и реаrируют на нич-
тожные напряжения и токи (милли-
вольты и микроамперы). .
В телефонных аппарнах ис-
G !:
Рис. 13.2. РdдиоиаушниlCИ
пользуются единичные телефОllllые
капсюли. Они низкоомны (сопротивле-
нием 5 200 Ом) и используются при
сборке любительских транзисторных
приемников, зуммеров и пр.
13.3. rромкоrоворителн
Наиболее распространенные rpoMKO-
rоворители электродинамические.
Они состоят из бумажной конусной
мембраllЫ, в иентре которой закрепле-
на катушка (шпулька). Эта катушка со-
держит от 40 до 100 витков эмалиро-
BaHHoro про вода диаметром О, 1
0,40 мм. Катушка помещена между
полюсами си.1ЫIOZО ."атита (рис. 13.3
и 13.4).
Чтобы разобраться в действии
rромкоrоворителя, при помним одио
важное явление в электротехнике: если
в MaZllumllde поде помещеll провод"ик.
по которому протекает ток, то IIа
проводllик действует определеllllая си-
ла. Направление этой силы определяет-
ся правилом левой руки (рис. 13.5), ко-
торое rласит: если маrнитные силовые
линии пронизывают ладонь, а пальuы
показывают направление тока, то
большой палеu указывает направление
действующей силы. Из этоrо правила
следует, что механическая сила перпен-
дикулярна как маrнитному полю, так
и проводнику, по которому протекает
ток. (Это явление лежит в ОСнове дей-
ствия элеКТРОДВllrателей, электроизме-
рительных инструментов и т. д.).
к7
Рис. 13.3. Э.1ектродинамичс:скиil rромкоrовори-
те..1ь
Если применить вышеприведенное
правило к катушке, учитывая маrнит-
ное поле в воздушном промежутке
(рис. 13.5), то мы убедимся, что при
протекании переменноrо тока катушка
вместе с мембраной будет двиrаться
вперед и назад и воспроизводить звук.
Чем больше воспроизводимый звук
совпадает по форме с протекающим
Рис. 13,4 а) рdЗре3 постояииоrо MarHнтa; б) вид
спереди ПОСТОJlниоrо Мdrнита
01
61
88
через катушку переменным током, тем
лучше качество rpомкоrоворителя. В'
связи с этим надо добавить, что, в
принuипе, rромкоrоворители больших
размеров являются более высокока-
чественными.
Важнейшие параметры rРО\tкоrоворите-
лей
а) Но ииальиая \tощность. Это наи-
большая электрическая мощность при
переменном токе, которую допустимо
подавать на rромкоrоворитель. Наибо-
лее широко используемые rpoMKoroB()-
рители имеют мощность 0,1; 0,5; 2; 3; 6
и 8 Вт, однако, производятся и
большие rромкоr080рители мощ-
ностью 30, 50 и более ватт. Надо доба-
вить еще, что коэффиuиент полезноrо
действия (КПД) rромкоrоворителей не
превышает 10%, т. е. при подаваемой
электрической мощности в 1 Вт, полу-
чаемая звуковая мощность не более
0,1 Вт.
б) Сопротивление катушки. Это, в
сущности, комплексное сопротивление
катушки (импеданс) при определенной
частоте. Практически ero можно найти,
измерив активное сопротивление ка-
тушки индуктивности и умножив ero
на 1,25. Наиболее часто используемые
rромкоrоворители имеют комплексное
сопротивление 2 + 8 Ом, но имеются и
такие, у которых оно достиrает Значе-
ния 100 Ом. Например, если il'0MKoro-
ворители имеют мощность 1 Вт и
комплексное сопротивление катущки
Рис. 13.5. а) действие маrнитиоrо пол" иа про-
водник с током; правило левоil РУКИ
* ,/1
В' .,, . ',: Jt; F' ..... :. F-BII
;'" 'i!!!B
S
01
ISI
Иgеолbl-lЫU
"
"
<
::)
u
Рис. 13.6. чdстотныe ХdрdктеристиlCИ различных rpoмкоrОВОрИТc:JJей
Частота
индуктивности 4 Ом, ТО в номи-
нальном режиме (т. е. при сильном зву-
ке) на катушку должно действовать пе-
ременное напряжение с действующим
значением 2 В, а протекающий ток
должен иметь величину 0,5 А.
в) Воспроизводи ая полоса частот.
Идеальным rромкоrоворителем счи-
тается тот, который воспроизводит
одинаково сильно сиrналы низких,
средних и высоких звуковых частот
(при УСЛОIJИИ, что подавае\tые электри-
зt\по н"1'Е\
ческие колебания имеют одну и ту же
амплитуду). В pea.lbIlblx zро.WI\Оё>оворu-
телях 1Iuзкuе u высокие частоты
воспроuзвод.чтся с.lабее. че.W сред1lие
(рис. 13.6). Полоса частот rpOMKoroBo-
рителя оrраничивается теми частота-
ми, при которых воспроизведение
уменьшается на 30% относительно
среДJ:lИХ частот. Обычные rpoMKoroBo-
рители имеют полосу частс;>т от 80 до
8000 ru, а высококачественные от
50 до 12000 ru.
1. Микрофоны преобразуют звуковые колебания'в пере енные электрнческие
напряжения. На выходе микрофона эти иапряжения очень ма.1Ы, порядка
1 +50 мВ, и их надо усиливать.
2. Наушники яв.:IЯЮТC1I очень чувствительным преобразоватеЛС\f эле...-триче--
ских колебаний в звук, так как реarируют на ничтожные напряжения и
токи.
3. Осиовные параметры rро коrоворителей: номииа.lьная мощность. сопро-
ТИ8.1ение катушки индуктивности и воспроизводимая полоса звуковых час-
тот.
4. В но ина.1ЬНОМ ре"Ао:и е на катушку индуктивности электродина ическоrо
rро коrоворителя действует пере еиное напряжение l+ В и протекает ток
0,1 +0,5 А.
!!с}
N
14.1. Радиостудия
Студия rражданскоrо радиовещания
состоит из нескольких помещений,
оборудованных сложной аппаратурой.
В одном из них на одится микрофон,
при помощи KOToporo звуковые колеба-
IIUЯ превращаются в lIuзкочастотllые
lIапряжеllUЯ (рис. 14.1). После усиле-
ния специальным усилителем эти на-
пряжения подаются к радиопередатчи-
ку.
14.2. Радиопередатчик
Мощные радиопередатчики представ-
ляют собой сложные устройства. Ос-
новное звено любоrо передатчика
автОUllератор (задающий reHepaTop),
Рис. 14.1. ПРИJЩИП РdдИОСВМЗИ
Радиовещание
который производит первоначальные
З.fектрuческuе КО.lеба1lUЯ высокой час-
тоты. ABToreHepaTop маломощное
устройство, и основное требование к
нему стаБUЛЫlOсть производимых
колебаний.
При помощи специальных ум ножи-
тельных Каскадов (т. н. удвоителей, ут-
роителей) частота колебаний aBToreHe-
ратора увеличивается и после соот-
ветствующеrо усиления подается на
модулятОРIIЫЙ каскад. Здесь произв
дится своеобразное ..смешивание" этих
в. ч. колебаний со звуковымм электри-
ческими колебаниями, идущими И3 сту-
дии. В результате этоrо на выходе M
дуляторноrо каскада получаются высо-
кочастотllые амплuтудllо-мод)'.1UРО-
вUllllые КО.lебаflUЯ (рис. 14.2). Они
имеют высокую частоту, а их амплиту-
да изменяется в такт со звуковой час-
')0
:! ! ,.,
", :'
-. :. Ё ::
". .'
:' . .' : i
.'
зf>уkоЬое koAe6alolue
/\. /
I i'J1 Вpeм
КолебаlolUA okoU ч mы
I
МogyNJроЬаиwые koN!бaIolUЯ
I
Рис. 14.2. Модуляция ВЫСОКОЧdстотноrо колебd-
ния
тотой. Эта модуляция называется амп-
литудной и яв'ляется наиболее
распространенной в радиовещании на
коротких, средних и длинных волнах.
На практике используются и друrие ви-
ды модуляuии частотная, им-
пульсная и т. д.
Полученные таким образом в. ч. мо-
дулированные колебания подаются на
оконечный каскад, который является
усилителем МОЩllости. т. е. здесь токи
и напряжения ЗНё;\чительны и в зависи-
мости от мощности передатчика
имеют соответственно величину
1 + 10 А и 5000+ 15000 В.
При помощи спеuиальноrо кабеля,
называемоrо фидером, мощные в. ч.
колебания подаются на антенну
(рис. 14.1).
14.3. Передающая антенна
Обычно передающие антенны пред-
ставляют собой металлические мачты
или натянутые провода, изолирован-
ные от земли (рис. 14.1). Во время ра-
боты в антенне протекает модулиро-
ванный в. ч. ток. Из электротехники
мы знаем (с.... рис. 10.4), что если по
проводнику протекает перем<rнный ток,
то BOKpyr Hero создает<;я электромаr-
нитное поле. Поэтому BOKpyr передаю-
щей антенны тоже образуется пере-
меllllOе :MeKmpO.waZllum"oe nO.Je, кото-
рое расnростРШlЯется 8 окружающем
nростра1lстве. При этом принимаются
спеuиальные меры (например, настраи-
вают антенну), чтобы большая часть
подаваемой электрической энерrии из-
лучалась в ОКРУЖciющее пространство.
В некоторых случаях антенна имеет
сложную конструкuию (состоит из не-
скольких антенн) для Toro, чтобы излу-
чение было наиболее интенсивным
только в определенном направлении.
14.4. РаДIIОВОЛНЫ
Переменное электромаrнитное поле
антенны, которое распространяется в
окружающем пространстве, называет-
ся радиовОЛllами. Эти волны распрост-
раняются в атмосфере и вне ее со с!\о-
ростью около 300 000 км/с. Каждый
радиопередатчик излучает радИОВОЛНЬJ
cтporo определенной длины или, как
rоворится, работает 110 cmpozo опреде-
леllllOй частоте (т. н. несущая частота),
на которой друrой близлежащий ра-
днопередатчик не должен работать. На
рис. 14.3 показаны несущие. частоты
среднеВО,lНовоrо радиоrrередаТЧi,ка
София 1 и соседних с ним по частотс
Рис. 14.3. Рdcnо.тожс:нне некоторых радиовещательных станциИ в средневолном ДlfаПd Н .
I I I I I I
800 809 818 827 8Зб 8J.5
I МlOнхек I Ckon I П03НОНЬ I СофUА 1 I Kpokob I PUt.l
........ 9kru, --f.--. 9kru, kru, 9kru, 9kru, 9kru,
I I
I 851. (kru,J
I
I Бухарест I
9kru, ......
'11
.u св
.
о о о
" fii
I 1 . 1",' 1 I .'.. I
...
Мempbl
кв
':IKB
00 2
5! Э s! r-. "'... ... N:!}
I 1 jI' " I I ,'" 1 I I 1",' I I , '" I 1 I I
N ... "'ФсОО fi!g 2 о
Mru.
kru.
Рис. 14.4. HOMOrpdMMd дЛя перевода частоты в дЛину волны и обратно
передаrчиков. Как видно из рисунка,
каждому передатчику предоставлена не
только одна несущая частота. о це./оя
по./ос'а ча('j1lОт, которая в передатчиках'
с амплитудной модуляцией имеет ши
рину 9 Kru. Причина в том, что ампли-
ТУДНО-МОДУЛИРО8<lнные колебания
(рис. 14.2) сложные колебания. кото-
рые состоят из цело, о спектра колеба-
ний общей шириной полосы 9 Kru. а в
середине этоrо спектра находится несу-
щая частота передатчика.
В зависимости от.длиllЫ радиовОЛIlЫ
имеют свои особе/тости и законы
pacпpocmpalleиUJl. Поэтому они разде
лены условно на следующие диапаз
ны:'
Длинные волны 1== 150+450 Kru
(),,==2000+670 м).
Средние волны 1== 500+ 1600 Kru
()., == 600+ 190 м).
Короткие волны 1==3+30 Mru
().,== 100+ 10 М).
Ультракороткие волны
.1'==30+30000 Mru ().,== 10+0.0\ М).
Приведение длины волны к частоте
и обратно производитс'j по формуле:
/.ru. == зо :00.
(14.1 )
При\tер. Несущая частота Радио София
1/==827 KrQ./', Найти длину волны. По
формуле (14.1) находим:
А. ",== 300 000 == 300000 == 362
/.ru. 827 м.
Для rрубых ВЫЧИСЛений при пре-
вращении частоты в длину волны и o
92
ратно можно использовать HOMorpaM-
му, данную на рис. 14.4.
14.5. Распространение радиоволн
Радиоволны различной длины
распространяются п разному.
Для Toro, чтобы понять это,
рассмотрим рис. 14.5, r де показан зем-
ной шар и передающая антенна в уве-
личенном виде. На высоте от 40 до
500 км над Землей находится иОll0сфе-
ра. Она состоит из очень разреженных
воздушных частиц, которые под дейст-
вием СОЛ1lеЧ1l0й радиации ионизированы.
Степень этой ионизации зависит от
мноrих факторов: день, ночь, лето, зи-
ма и т. д., которые влияют на прохож-
дение радиоволн. Например, днем кон-
центрация ионов больше и в ионосфере
формируется несколько слоев, а ночью
концентрация уменьшается, и эти слои
выражены слабее. r лавное свойство
ионосферы это возможность, блаrо
даря наличию заряженных частиц, от-
ражать радиоволны определенной
длины волны.
Длинные волны сильно поrл
щаются ионосферой и поэтому основ-
ное значение имеют приземные волны,
которые распространяются, оrибая
землю. Поскольку они распростра-
няются в низких и плотных слоях ат-
мосферы, их интенсивность
уменьшается сравнительно быстро по
мере удаления от передатчика. Поэто-
му длинноволновые передатчики долж-
ны иметь большую мощность.
Средние волны днем сильно по-
rлощаются ионосферным слоем D и
', :i.'... '1o!'"",:s
/. .' , j..J.& .l"" \ - } ' . ) / . .. :g,ii":"" J)"
/ _ ':;ch."ll"!'1,;;f;k t.. . \ I !ti 1- : ",; "
// -"';'; t 1 ! ? \ . \ ,' \ \ i/;t!;.:1- / / ,!, 'fi :'- \
/' . . ,,-:, !IW; ::.J.:;;' )O;' \ . ,.r ", / ""I':-" ' ' O 'а.
. & J.;{ &1:: \ ,- . 1} ;..it;; .Cb '
.У", /'. ."t,/}I:' ":J'" \ /,/ . ' '-':!F."/ -+ }- J '
.;.t .r;.., .L:.:!J.>" \ . - .".H4'1,;..... .;. -:'" :.
"1-: .,90-f?*}' /' " '''- 'I!:. ''"'i':r).... -"м
J '\ ,,// " :;$ :
1(\ ( I iS 1o . " , '.' l1;
)7 \.\ ) J J } } J1UЗемня оолна 30на MO :" . 1
?
I I II' 1
' \oi\
.. \-"::' ..... 11\1,.....
'--- ' 'I')
, ,,'
Рис. 14.5. РdCnрос1рdИСНИС РdдИОВОЛН
район действия определяется только
приземной волной. Вечсром одннко
они хорошо отражнются ионосферой и
район действия опредсляется отрнжсн-
ной ВОЛНОЙ (рис. 14.5). Поэтому сред-
неволновые передатчики принимаются
вечером лучше и дальше. чем ДIIСМ.
Короткие волны распростра-
няются исключительно посредством
отражения ионосферой, поэтому около
передатчика существует т. н. З0llа .мол-
чаllия (рис. 14.5). Короткие волны мо-
ryт распространяться на большие
расстояния при малой мощности пере-
датчика. Например, в подходящее вре-
мя суток с помощью любительскоrо
коротковолновоrо пере,lJатчика мощ-
ностью 50 Вт по телеrрафному коду
можно установить прочную связь меж-
ду Болrарией и Австралией. Добавим
еще, что днем лучшее прохождение
имеют "наиболее короткие" короткие
волны (напр. 21 и 28 Mru), а ночью
лучше распространяются "более длин-
ные" короткие волны (напр. 3,5 и
7 М ru). По этой причине люби-
тельские КВ передатчики. как правило.
работают lIа lIескольких диаnаЗ0llах,
т. е. в зависимости от обстоятельств
Moryт работать на различных часто-
тах, определяемых международной
конвенцией для радиолюбительской
деятельности.
Ультракороткие волны
распространяются только по прямой
(как свет) и, как правило, не отражают-
ся ионосферой. Поэтому передающие
антенны для У К В монтируются на
специальных башнях, построенных на
соответствующих высотах. На УКВ
диапазоне работают телевидение, ра-
днотелефоны, пункты скорой помощи,
машины такси и пр" имеющие район
действия 10+50 км.
14.6. Паразитные помехи
Рассмотренные в предыдущих naparpa-
фах радиоволны, излучаемые передат-
чиками, можно назвать "полезными'"
потому что они являются носителями
какой-то полезной информации. Вмес-
те с ними. однако. существуют "пара-
зитные радиоволны", излучнемыс рнз-
93
личными источниками, как: молнии,
трамваи, троллейбусы, электросвароч-
ные аппараты, неисправные электр
бытовые приборы и т. д., которые соз-
дают помехи в радиоприемных уст-
ройствах. Паразитные источники излу-
чают сиrналы Iфеи.wуществеllllO в дии-
пUЗОllе д.lиllllЫХ во."'. Поэтому прием на
коротких волнах более чистый.
Однако на коротких волнах набл
дается неприя rHoe явление фединr (за-
\\"1f.\
3j\n O
мирание), которое состоит в том, что
время от времени сиrналы уменьшают
Свою интенсивность и даже пропадают
на короткое время, после чеrо снова
появляются. Причиной замирания яв-
ляется интерференция отраженных
волн различных фаз. Эффект этоrо не-,
приятноrо явления можно уменьшить
путем использования различных
средств, таких как антифединrовые ан-
тенны, автоматическая реryлировка
усиления (АРУ) и пр.
1. В радиостудии каждоrо передатчика и"еется микрофон, преобразующий
звуковые колебания в электрические. После соответствующerо усиления
эти н. ч. колебания подаются на радиопередатчик.
2. Каждый радиопередатчик имеет автorенератор, который производит neр-
воиачальные Э.1ектрические колебания высокой частоты. В модуляторе эти
ко.1ебания смешиваются с и. ч. колебания"и, поступающими из студии, и
таКИ\l обраЗО\l получаются в. ч. модулированные колебания, которые по-
еле соответствующerо усиления мощности подаются на передающую ан-
тенну.
3. В каждой передающей аитенне протекает высокочастотный модулирован-.
иый ток, и BOKpyr нее образуются и распространяются в окружающем про-
странстве радиоволны. В зависимости от длины волны ра1J1ичаем длинные,
средние, короткие и ультракороцие волны.
4. На высоте от 40 до 500 к" от поверхности Земли находится ионосфера, в
которой разрежеllные частицы воздуха ионизироваиы солнечиой радиацией.
Основным свойством ионосферы является ее способность отражать некото-
рые радиоволны и возвращать их обратно на землю.
5. Ра1J1ичные волны распространяются на дальние расстояния ра1J1ИЧНЫМ об-
разом. Короткие волны, как и средние волны в вечернее время, покрывают
дальние расстояния с отражением ионосферой. Длинные волны распростра-
няются в OCHOBHO\l ие отраженной, а приземной волной, оrибая Землю, а
ультракороткие волны (..ак и свет) распространяются только по Пря\lОЙ
линии, не оrибая препятствий и, как правило, не отражаясь ионосферой.
94
t. .,.
V.
1 ..
15.1. Роль прнемной антенны
в предыдущей r лаве мы выяснили, что
передающие антенны излучают ради
волны. Эти волны распространяются в
окружающем пространстве и дости-
rают приемной антенны. Поскольку
радиоволны это nepe.\fell1lOe ).Iel\-
тpo.\faтипllloe nO.le. то в приеVlНОЙ ан-
тенне индуктируется ЭДС той же фор-
мы и частоты, что и модулированный
в. ч. ток В передающей антенне. Таким
образом, в каждой прием ной антенне
возникает столько в. ч. напряжений
различной частоты, сколько передатчи-
ков работает в данный момент. Если
данный передатчик находится близко и
к тому же он мощный, то он индукти-
рует в антенне в. ч. напряжения поряд-
ка 1 50 мВ, в ТО время как напряже-
ния, индуктированные дальними пере-
датчиками, обычно меньше I
100 мкВ. Чем б6ЛЫ1 е' напряжения
вызывают в антенне волны данноrо пе-
редатчика, тем качественнее антенна.
Следовательно, роль приемной антен-
ны превращать радиоволны пере-
датчиков в соответствующие BЫCOK
частотные напряжения.
Рис. 15.1. а) оБЫЧНdll внеШНlI1I r -обрdзнаll dH-
теИНd; б) ICреп.1ение И30.1I1ТОРОВ; 8) с:ос:динение
dHTeHHoro прерЫВdтeJllI
'J 1
. "'L
3e
Радиоприем
15.2. Устройство прне\lНОЙ ан..
тенны
Приемные антенны MorYT и еть раз-
личную конструкцию, т. к. В принципе,
в любом проводнике, изолированном
от земли, радиопередатчики индукти-
руют высокочастотные напряжения.
Но, как уже rоворилось, вопрос в том,
что эти напряжения должны быть д
вольно значительными. А это полу-
чается. если антенна высокая, доста-
точно длинная и находится на от-
крытом и высоком месте.
Вllешняя прие. fНая антеllНО пред-
ставляет собой неизолированный MH
rожильный медный про вод (Т. н. антен-
ный провод), натянутый на определен-
ной высоте над землей. На рис. 15.la
показана r-о6рошая антенна, а на
рис. 15.2 Т-о6разная антенна. Эти
антенны особенно приrодны для ра-
диолюбительской работы и ПОЭТОVlУ
вкратце ознако имся с J'X конструк-
цией. Провод с обоих концов JlЗолир
ван посредством антенных изоляторов
(рис. 15.16), а остальная часть антен-
ны, которая соединяется с мачтой, де-
лается из толстой оцинков"нной про-
волоки. Напряжения, которые индук-
тируются 8 антенне, ПОДВОДЯ1СЯ к ра-
диоприемнику посредством снижения
(вертикальной части), которое изrОТdВ-
Рис. 15.2. ВllеШНlI1I Т -обрdзнаll антеННd
95
ODОШ
'
- . "
I с} -- ,
' :' / ,.
Рис. 15.3. YCТdHoBlCa фидера и заземления
ливается из хорошо изолированноrо
медиоrо про вода. Нижний конец вер-
тикальной части соединен с антенным
прерывателем (rpo30BblM переlCJlючате-
лем .... рис. 15.в), который часто мон-
тируется на внутренней стороне окна.
С ero помощью антенну можно зазем-
лять для предохранения ее во время
rрозы от молнии. На рис. 15.1в видно,
что в верхнем положении переключате-
ля антенна подключена к радиоприем-
нику, а в нижнем заземлена.
Рекомендуется внешние антенны де-
лать длиной 1 20 м и монтировать
их на высоте не менее 2 3 м Над ОКРУ-,
жающими зданиями. В конце снова по-
вторим, что хорошая антенна должна
быть высокой, длинной и хорошо
изолированной.
15.3. Заземление
Роль заземления обеспечить замкну-
тую цепь для высокочастотных токов,
возникающих от напряжений, индукти-
рованных в антенне. Кроме Toro. за-
зе.U.lеllие )'меllьшает 1I0.uexu и 06еспеч
вает .I)'чший прие." да.IЫIU_ и с.lабых
радиостШlЦий. Поэтому заземление аб-
Солютно необходимо для детекторных
радиоприемников и в радиолюби-
тельской деятельности.
96
в качестве заземлителя чаще вcero
используются водопроводные трубы
или трубы napoBoro отопления. В ка-
честве проводника для заземления
можно использовать любой медный
провод (оrоленный или изолирован-
ный). Иноrда заземление можно осу-
ществить во дворе, близко к дому. Для
этой цели выкапываем в земле яму rдy-
биной O, 1 м, в которую закапываем
металлический предмет (жестяной
лист, старое ведро и пр.), прочно сое-
диненный с проводом (рис. 15. 3). ЭТо
место рекомендуется полить ведром
воды с растворенной в ней rорстью по-
варенной соли это улучшает прово-
димость почвы.
15.4. Задачи радиоприемиика
Если между антенной и заземлением
включить наушники, то через, их ка-
тушки будут протекать высокочастот-
ные токи различной частоты от соот-
ветствующих передатчиков. Однако
мы не услышим никакоrо звука, по-
скольку наушники не реаrируют на та-
кие высокие частоты, а и ухо человека
воспринимает в виде звука только .та-
кие колебания, частоты которых не
превышают 20 кrц.
Для превращения аитенных напря-
жений в речь и музыку необходим ра-
диоприемник. Основные задачи ра-
диоприемника:
а) Из большоrо числа высокочас-
тотных напряжений, индytcТированных
в прием ной антенне, выделять только
колебания нужной радиостанции. Это
свойство радиоприемика называется
избирательностью (селективностью).
б) Усиливать слабый сиrнал нуж-
ной радиостанции во столько раз, что-
бы сработал rpомкоrоворитель.
Вспомните, что хорошие радиоприем-
ники усиливают сиrнал в
10000+ 100 000 раз.
в) Из высокочастотноrо модулиро-
вaHHoro сиrнала получать снова коле-
бания звуховой частоты. Этот процесс
называется демодуляцией.
Радиоприемники обладают пере-
численными свойствами блarодаря на-
личию колебательных контуров, тран-
зисторов, диодов и пр., соединенных в
различные слоЖные электронные схе-
мы.
Зr\n О l\'\\\U1'Е\
t. Приемная антенна служит для превращения радиоволн от радиопередатчи-
ков 8 соответствующие модулированные высокочастотные иапряжеиия.
2. В приемной антенне индуктируется столько высокочастотных напряжений
различной частоты, сколько передатчиков работают в данный момент.
3. Возникающие в антенне высокочастотные иапряжеиия вообще малы: мил-
ливольты или микровольты.
4. Хорошая приемиая антенна ДОЛ"А\на быть высокой, достаточно длинной и
хорошо изо.1ированной.
5. Д,,1Я обеспечения качественноrо приема необходимо ]а:)емление. Оно
умеиьшает помехи и помоrэет прииимать далекие и слабые радиостанции.
6. Осиовные задачи радиоприемника:
а) из большоrо числа высокочастотных напряжеиий в антение выдлять
только колебаиия нужной частоты:
б) усиливать слабые сиrналы прииимаемой радиOC'tанции;
в) демодулировать (детектировать) эти высокочастотные колебания.
, n.pawe IШf. . pu.cnпcnpo....
97
[ш
Колебательный контур
16.1. Общие свойства
Ка"- уже известно, важнейшей задачей
любоrо радиоприемника является
выделение из большоrо количества
высокочастотных колебаний, индукти-
руемых в антенне, только колебания
нужной радиостанции. Это проще все-
ro осуществляется при помощи коле6а-
телыIzоo КОllтура. Он состоит из сое-
диненных между собой конденсатора и
катушки индуктивности.
Собственные колебания контура.
Чтобы выяснить свойства колеба-
тельноrо контура, рассмотрим опыт,
Рис. 16.1 а) постаНОВlCа опыта дЛи IOучении
свойств lCолебdте.1Ы10rо ICOHтypd; б) схем.! опыта
01
r:
= Е + +
б)
9Н
показанный на рис. 16.1. Korдa КЛЮ'
находится в положении/, конденсаТОI
заряжается от батареи. Если КJПOЧ пе
реключить в ПОJюжение 2, конденсаТОI
начинает разряжаться через Kaтyw
индуктивности. Эта разрядка очень ин
тересна, поскольку (J KOllnlY/w 80311/1
кают СUllусоuдаЛЫlые "Jлектрuческие ко
ле60llUЯ оnределеllllОЙ частоты (ОТС1ОДI
и название колебательный контур).
На рис. 16.20 показан первый МО
мент этоrо процесса. коrда напряжение
на конденсаторе максимально, а ТОI
только что начал нарастать. Обратите
внимание, что в этот момент вся энер
rия, полученная от батареи, coc/Wдomo-
чеllа .между "Jлектродами КОllдеllсато-
ра. На рис. 16.26 показан MOMeHT...xor.
да ток достиr максимума, а напряже.
ние на конденсаторе равно нулю. Сле-
довательно, здесь "Jllерzuя КОllдеllсатоР'
nре8ратuло(ь (J .мОZllитIlУЮ "Jllерzию по-
ля 80КРУё! катушки иllдуктиВllости. С
Этоrо момента ток начинаС1
уменьшаться, и маrнитные силовые ли.
нии начинают ..собираться" к катушке
и вызывают в ней ЭДС самоиндукции,
Как уже известно (см. ал. 10), направ-
ление этой ЭДС таково, что оно ..по-
MoraeT" уменьшающемуся току. По-
этому ток, вызванный ..сужающимся"
маrнитным полем катушки индуктив-
ности, продолжает протекать в том же
направлении, заряжая снова кондеиса-
тор, но на этот раз с противоположной
полярностью. Именно этот момент по-
казан на рис. 16.2в, коrда конденсатор
заряжен противоположной поляр-
ностью, и ток в цепи уже прекратился,
т. е. .wа<'IIитllая "Jllep<'U'<l катушкu иllду"-
ти8110сти npe8pamU.la('b ,,"ова (J "J.le"т-
риЧе('к)'ю "Jllер<,ию заР'<lжеlll'О<'О "Оllдеll-
('итора. В следующий момент конден-
сатор начинает снова разрижатьси че-
рез катушку индуктивности. На
рис. 16.2.' он уже полностью разридил-
Uc lk
Tok
t .
'{]
"'о"
PIfJl(f HUe
qju
....
Ь) . а) g)
а)
Рис. 162. Изменение топ и наПрll"Ai:ения в 1C0лебатель.ном контуре
ся, и ток максимален. Далее маrнитное
поле опять "сужается" IC катушке ин
дуктивности И ток продолжает npOTe
кать в том же направлении, пока KOH
денсатор снова не зарядится первона
чальной полярностью (рис. 16.2z).
Описанные электрические колеба
ния представляют собой, по существу,
КОllтУРIlЫЙ ток, изменяющийся по си--
lIусоидалыl.муy закону (рис. 16.3). Он
является результатом периодическоrо
превращения электрической энерrии
конденсатора в маrнитную энерrию ка-
тушки индуктивности и обратно.
Если контур идеален (без потерь).
то колебания будут незатухающи.ми,
т. е. будyr продолжаться вечно. В
реальных колебательных контурах Klr
лебаllия затухают тем быстрее, чем
Рис. 16.3. В nepBblii полynериод ток в lCолеба-
reль.ном ICОНТУре течет в одном нanраВJ1енин. а
110 Bтopoii полупернод в дpyroM
r
t
cGJc! }
большие потери имеет этот контур
(рис. 16.4).
Частота собствеиных колебаний кои
тура. Частота возникающих колебаний
(она называется еще резонансной ча
тотой/,,) зависит от емкости KoндeHca
тора и индуктивности катушки и
вычисляется по формуле Томсона
1
/,,== . (16.1)
2лjLё
Из этой формулы следует, Что, чем
меньше индуктивность и емкость, тем
Рис. 16.4. Нc:Зdтухающие и Зdтуx.uoщие lCолебd-
ния В контуре
f k (\ (\ (\ f',
vvvv
t НезоmухаIOЩUe kcмeOOIolUA
J
Е
J
1
<
8ремА
1
ВреМА
Время
3amyxOlOU.ЦJe kOt\e6"olo41.n1 6
kOlo4mype с OOAbWUtolu nomeрямu
99
rц ..\ krц
Дано' L -,..r С . 10нф
РеЗУо\IoIТICI'II. f р - 50 kl"u,
Рис. 16.5. HOMOrpdMMIt дЛЯ ОПРС:ДCllеиия рс:зо-
иаисноll частоты ICОНтура
выше собственная частота контура, "
обратно: при большой емкости и ин
дуктивности собственная частота кон-
тура мала.
Пример 16.1. Какова частота собст-
венных колебаний' контура, если
L==200 MKr, а С==500 пФ?
Превращаем индуктивность в rенри
и емкость в фарады и подставляем в
формулу (16.1)
1
f, == 271 Jiё ==
I 1
500 k;rQ.
27t v" 200. 10 ". 500. 1O 12
Собственную частоту данноrо коле
бательноrо контура можно найти
быстрее, используя HOMorpaMMY, дaH
ную на рис. 16.5.
16.2. Электрический резоиаис
Явление резонанса можно продемонст-
рировать дома, проделав .опыт, пока
100
Рис. 16.6. МеханИЧС:СlCиll резонанс
занный на рис. 16.6. Здесь, к натянутой
веревке, прикреплены три пары шари
ков / J', 2 i и з з'. каждый из KOT
рых представляет собой маятник. Если
раскачать рукой шарик /, начинает ра-
скачиваться и шарик /', а все дрyrие ос-
таются неподвижными. Точно так же,
если раскачать шарик З. начинает Ka
чаться только шарик' 3'. Это явление
называется механичес им ре:юиансом и
объясняется следующим образом.
Каждый маятник имеет свою собст-
венную частоту колебаний. В нашем
случае собственная частота маятников
/ и /' одинакова, маятники 2 и i тоже
имеют одинаковую частоту собствен-
ных колебаний и т. д. При раскачива-
нии маятника / ero колебания пере.-
даются по веревке остальным маятни-
кам. Однако эти колебания раскачи-
вают только маятник /', частота
собстве""ых колебаllий KOmOpozo совпо-
дает с ..толчками", передающимиСJl по
веревке. Поскольку эти толчки произ-
водятся в такт с ero собственными ко-
лебаниями, амплитуда раскачивания
BToporo маятника все больше и больше
возрастает и может стать больше
амплитуды первоzо маятllика.
Аналоrично этому и явление злект-
ричес:коrо резонаиса. Здесь на рис.
16.7а показан лабораторный reHepa-
-тор r (т. наз. сиrналrенератор), с n
мощью KOToporo будем подавать
высокочастотные колебания различной
частоты, но всеrда с напряжением
UJ(,MB
Ik ....kA
L - 200...kr 200 100
С . 500nФ Л
'р. 500
EJ 100 SO
1mB мВ
r Lcb L С
1,90 SOO 510 f.krц 1,90 SOO SlO f .kr",
а) б) ь)
c. 16.7. а) схема опыта по элеlCТpИЧecJCОМУ резоиансу; 6) эависимость KOнтypHOro тоха от частоты;
') эависимость напРllЖCиия на KOllдeHca pe от частоты
I мВ. Эти колебания подаются на ко-
rJебательный контур LC посредством
индуктивной связи между катушками
С. .1 и L. К контуру подключаются при-
Боры для измерения KOHтypHoro тока и
капряжения на конденсаторе. По-
=кольку L:= 200 MKr и С:= 500 пФ, час-
rOTa собственных колебаний контура
равна 500 кrц (см. пример 16.1). Если
от тснератора начать подавать элект-
рические колебания различной
частоты (но всеrда с напряжением
1 мВ), заметим, что на частоте
500 кrц контурный ток и напряжение
ка конденсаторе сильно нарастают, а
ка частотах выше и ниже 500 кrц они
Рис. 16.8. Резонансные lCpивые при ра3Личной
Elобротиости
11(
fp
быстро уменьшаются. На рис. 16.76 и
tl это явление изображено rpафически,
а кривые называются "астотными ха-
рактеристиками коле6ательно/о КОН-
тура.
Описанное явление объясняется сле-
дующим образом. Посредством индук-
тивной связи в катушке L индуктирует-
са переменнаа ЭДС, имеющая частоту
тснератора. В результате в контуре
возникают так называемые вынужден-
ные незатухающие электрические КОле-
бания (контурный ток) с частотой reHe-
ратора. В принципе эти колебания
имеют малую амплитуду, т. е. пере-
менное напряжение на конденсаторе
намното меньше напряжения тснерато-
ра.
Рис. 16.9. а) идеальный колебательный контур
имеет только емкость и ИндylCТИвнос:ть;
6) реальный колебательный контур имеет ем-
кость. иидуктивность и сопротивление потерь
ыo
k ef.Ъ"
НЫо,) I<oнтур
ПП
U UR no ,
Иgеал"ны.J
kб...ебаme.\lo -
И..IQ koHmyp
а)
6)
101
КОlда "астота инератора CmaHlr
виmся равной собственной "астоте Klr
лебатеЛЬНОlО КОllтура, наступает явле-
ние реЗОllанса. Оно характеризуется
тем, что контурный ток значителен,
и напряжение на конденсаторе может
стать во MIIOlO раз больше (примерно в
12 150 раз) напряжения reHepaTopa.
Следовательно, колебательный контур
обладает так называемой частотной
избирательностью и во время рез
нанса MнoroKpaTHo увеличивает напря-
жение поданных на Hero колебаний.
Чем больше добротность конту-
ра, тем больше выражены эти
свойства (рис. 16.8). Следует Отме-
тить, что добротность контура зависит
прежде вcerO от добротности катушки
индуктивности, точнее от ее сопротив-
ления потерь R пот (см. rл. 11). Поэт
му иноrда реальные колебательные
контуры изображаются вместе с сопр
тивлением потерь катушки индуктив-
ности (рис. 16.9). Чем меньше R IIOТt
тем выше добротность контура. Как
уже известно, хорошие колебательные
контуры имеют добротность от 50 до
150,
соедиllен инератор с катушкой UJlдук-
тивllости и КОllденсатором, различают
последовательный и параллельныiJ коле-
бательный контур.
Последовательный колебательный
контур. В таком контуре reHepaTop сое-
динен последовательно с каТ)tUкой и
конденсатором. Например, при индук-
тивной связи колебательный контур
последовательный, потому что в ка-
тушке (рис. 16.10) индуктируетСJl ЭДС,
что равносильно последовательному
включению reHepaTopa с L и С.
Во время резонанса последова-
тельный контур характеризуется сле-
дующими особенностями:
1. Сопротивление контура мини-
малыlO и равно R "ОТ'
2. Напряжение на конденсаторе
(или катушке) в Q раз больше напряже-
ния reHepaTopa. Здесь Q д
бротность контура.
3. Ток, протекающий через контур,
максимален и равен
IkMaKc== .
R"oт
На рис.16.11 дан конкретный при-
мер последовательноrо колебательн
ro контура, а также и ero частотные ха-
рактеристики при условии, что внут-
В электрических схемах колебательный рен нее сопротивление reHepaTopa иеве-
контур связан (нецосредственно, ин- лико.
дуктивно, емкостной связью) с каким- Параллельный колебательный кои-
либо источником электрических тур. В этом случае reHepaTop соединен
колебаний. Этим источником может с катушкой индуктивности и конденса-
быть антенна, усилительный каскад и тором параллельно. При резонансе па-
пр., которые в общем случае являются раллельный колебательный контур ха-
инератором с определенным внутрен- рактеризуется следующими особеинос-
ним сопротивлением. "астотой и амп- тями:
литудой. В зависимости от Toro, как 1. Сопротивление контура велик и
Рис 16.10. При ИНДУlCТивноi! свlI3и lCолебательныi!ICОНТУР IIВJ\IIСТСII последовательиым
16.3. Виды колебательных
контуров
О СЬ g 8 D nOТ
r L с С r
R nOT Z L
R T . С
. r
102
'p.5OQkrц
Q -125
UR-1S
Е-1В
..
-,258
!
f .500kI'I.\
500nф
Uc-t2S8
.. ..1
z. RnoT -50...
UL. uc . QE -,258
IIC . f . 200wA
z[OмI I,J..A'
25
20
15
,0
5
Рис. 16.11. Свойства пос:ледовательиоrо контура
L
paBHO . Это сопротивление иноrда
С R,IO"{
называется резонансным сопротив
лени ем параллельноrо колебательно-
ro контура и обозначается R ос.
2. Поскольку сопротивление KOHТY
ра большое, ток во внешней цепи cpaв
Е
нuтелыlO мал и равен . Контурный
Roc
ток сравнительно большой. Он в Q раз
рольше тока во внешней цепи.
На рис. 16.2 дан конкретный при
мер параллельноrо колебательноrо
контура и ero частотные характеристи
ки, полученные при условии, что внут-
реннее сопротивление reHepaTopa
большое. В заключение надо отметить,
'p.500kr"
Q.as
Е-18
RroT
SOOМ
L
2OO..1c1"
I-О,'25wA
с
SOOnФ
, -SOOkrц
z .l....-80Oм
CRnOТ
1- f.O,t2SwA
IIC.QI-15wA
Zlо..l l(wA'
800.&
o,s
cv.
O)
20
' 1
(
CR roT
60
о
100 эоо 500
'р
700 900 flkr,,1
Рис. 16.12. Свойства' Пdраллс:лноrо колеба-
тельноrо KOнтypd
что резонансная частота как последо-
вательноrо, так и параллельноrо коле
бательноrо контура вычисляется по
формуле Томсона.
16.4. Входное устройство
с КО.'1ебательным контуром
На рис. 16.13 показана непосредст
венная связь антенны с- колеба
тельным контуром. Здесь конденсатор
переменный (см. п. 9.3) и, изменяя ero
емкость, мы можем изменять частоту
собственных колебаний контура, т. е.
настраивать ero на частоту нужной pa
103
диостанцим. При резонансе контурный
ток, вызванный нужной радиостан-
цией, становится относительно
большим, а сопротивление контура то-
же большое. В результате на обои1t
концах контура. образуется Зllаllи-
тельное падение IIапРJJжени., только от
си/нола нужной радиостаllции, а для
сиrналов дрyrих станций контур пред-
ставляет малое' сопротивление. Таким
образом, между точками а-----6
(рис. 16.13) получается довольно зна-
чительное напряжение только от сиrна-
ла нужной станции. .
На рис. 16.14 показана индуктив-
ная связь антенны с контуром. Нам
У'",е известно (рис. 16.10), что в этом
случае колебательный контур последо-
вательный. Посредством nepeMeHHoro
конденсатора можно настраивать. кон-
тур в резонанс с нужной радиостан-
цией. В этом случае контурный ток,
вызванный этой радиостанцией, стано-
витея относительно большим, в то вре-
мя как контурные токи, вызванные
дрyrими станциями, ничтожно малы.
Большой контурный ток образует зна-
чительное напряжение на конденсато-
ре, которое от точек а-----6 (рис. 16.(4)
подается к следующим каскадам ра-
диоприемника.
На рис. 16.15 показан случай, коrда
колебательный контур с добротностью
Q == 125 настроен на радиостанuию Со-
фия I. Сооtветствующие ординаты,
обозначенные пунктирными линиями,
Рис. 16.13. а) входное устроАство ПРИСМНИЕа с
параллельным колебательным контуром; 6) схе-
ма входноrо устроАства
01
104
цfQ
Рис. 16.14:Входное устроАство приеМНИЕа с ин-
ДУlCТивноА СВII3ЬЮ
показывают силу, с которой будут при-
ниматься соседиие радиостанции при
условии, что в антенне индуктируются
одинаковые напряжения. Но поскольку
радиостанции Познань, Краков и др.
находятся далеко от Болrарии, их сиr-
налы на выходе контура будут нам но-
ro слабее показанных на рисунке.
Рис. 16.15. Ослdбленис с:ос:сдиих станциА с по-
моwью колебdтельноrо коитура
о
6
3Ano \\"1'E\
1. Прн разрядке конденсатора через катушку индуктивности получаются за
тухающие синусоидальные колебання, частота которых может быть найде-
на по фОР\fуле Томсона.
2. В колебатеЛЬНО\f контуре MOryт быть возБУ".кдены неэатухающие колеба-
ння с помощью внешнerо reHepaTOpa. Если частота reHepaTopa совпадает
с частотой собственных колебаний контура, наступает явление ре30нанс.
3. Прн резонансе сопротивленне последовательноrо колебательноrо контура
минимально, а напряженне на конденсаторе (или катушке индуктивности)
в Q раз больше напряжения reHepaTopa.
4. При резонансе сопротнвленне параллельноrо колебательноrо контура
большое, а контурный ток в Q раз больше тока во внешней цепи.
5. Резонансные свойства колебательноrо контура выражены тем ярче, чем
выше ero добротность.
105
f"ifj
Полупроводниковые диоды
17.1. Полупроводники.
" переход
Для производства днодов, транзист
ров и пр. используют полупроводники:
кремний, rер\fаний и селен. Они имеют
кристаллическую структуру и в чистом
виде обладают свойствами, п
добными свойствам изоляторов. Для
получения. диодов и транзисторов к
чистым полупроводникам добавляют
оnределе""ые nримеси. В зависимости
от вида примессй MOryт получиться две
разновидности: полупроводник и n-
полупроводник, которые I'роводят
Рис. 17.1. В "римом иаправ.1ении с:опротивлс-
ине р-п перехода ис:большое, а в обp.iтиом на-
"Рdвленни большое
Пря""ое HonpoЬAeнue
МОАое conpomuWнue
+ 1111
06роm..юе наnроЬлeнuе
bbWoe conpomuЬAeHue
... IФ
Ю6
электрический ток HQМHOlO лучше чис-
тых nолуnроводllUКов. Например, из
rермания получают rерманий и n-
rерманий, из кремния кремний И n-
кремний и т. д.
Электрическая проводнмость лю-
боrо n-полупроводника основана на
свободных электронах, т. е. она п
добна проводнмости металлов.
Электрическая проводнмость лю-
боrо полупроводника обусловлена
т. н. дыркамн. Их можно рассматри-
вать как фиктивные положительные
частицы, поскольку они представляют
собой места в кристаллической решет-
ке, rде отсутствуют валентные элек-
троны.
Важнейшее свойство и n-полу-
про водников oдHOCmOpOHHJUI nрово-
ди.мость tl .месте спайки (рис. 17.1 ).
Эта спайка называется р- lН1epeXOДOM
и производнтся по специальной TeXH
лоrии. Ширина n-перехода очень ма-
ла, от 1 до 50 мкм (напоминаем, что
1 мкм равен 1/1000 миллиметра).
Коrда "ПЛЮС.. источника тока сое-
динен с областью (рис. 17.lа), rOB
рят, что переход включен tl nря.мо.м но-
nраtlЛеllии. В этом случае ero сопротив-
ление .мало, и ток в цепи может быть
значительным. Коrда "минус" источ-
ника тока соединен с областью
(рис. 17.1 б), переход включен tl оорат-
110.'" IIanpatl.lellUU. В этом случае ero соп-
ротивление очень велико, и ТОК" в цепи
почти не протекает.
ОдllостОрО'IIIЯЯ nрОI1lюи.мость n-
перехода яtlляется ОСllовой дейстtlия
nолуnроводllиковых диодов. транзисто-
ров. тиристоров и пр.
17.2. Точечные диоды
На рис. 17.20 показаны три точечных
диода. Они состоят из стеклянноrо
A2A
а) вi SFD106
и"Ц7
б)
Крucmалл
Ь)
6:-xog
AHog Kamog
2) +H
НаnраЬленuе
nроnyckанuя
Рис. 17.2. а) точечные диоды; 6) точечныil ДИОД в разрезе; ,,) в точечных диодах р-п переХОД имеет фор-
NY полусферы; с?) диоды пропуаают ток в направлении от анода к катоду
корпуса, в котором имеется тонкое
острие, спаянное с rерманиевым или
кремниевым кристаллом с п-проводи-
мостью (рис. 17.26). r лавllЫМ свойст-
во.... диода является e o од"остОРОllltJfя
проводимость он пропускает ток
только в направлении от острия к
кристаллу, а в обратном направлении
оказывает току большое сопротивле-
ние. Причиной этоrо является обра-
зованный при обработке р- n- пере-
ход между острием и кристаллом
(рис. 17.2 в). Размеры перехода при-
мерно равны одиой точке, откуда и
произошло название диода точеч-
ный. Это делается для Toro, чтобы дио-
ды имели минимальные межэлектрод-
ные емкости. Острие (или р-область)
называется еще анодом, а кристалл
(или п-область) катодом диода.
Рис:. 17.3. По своему деilствию диоды ПОХО-А\Н иа вентилн
о) Ь)
З: :I З:
u
а)
1
2)
I
t
107
Малое соnроmuЬленuе
а)
Пря ое наnраЬленuе
Большое соnроmuЬленuе
Обраmное наnраЬленuе
Рис. 17.4. а) в при мом Иd.ПРd.влении омметр нзмс-
рис:т малое сопротивление: б) в оБРd.тном Hd.-
правленин омметр измерис:т большое сопротив-
ление
Таким образом, lIаправлеlluе npony
Сl(аllUЯ тОl(а от а1l0да 1( I(атоду. Это
показано на рис. 17.2z, rде дано об
значение диодов.
Односторонняя проводимость ди
дов называется еще веllтuль1lы....
свойство.м,Действительно, из рис. 17.3
видно, что если к диоду приложено пе
ременное напряжение, диод открыт
только ВО время положительноrо полу-
периода напряжения, так что ток через
диод состоит из отдельных импульсов.
Точечные диоды предназначены для
работы tl вЫСОl\очастотllЫХ цеnя."( при
сравнительно небольших напряжениях
и токах. Они используются в дeтeKTO
ных каскадах, в электронно-вычисли-
тельных машинах, в автоматике и т. д.
Важнейшие параметры диодов:
1. МаКСИ\fальный ток в прямом на-
правлении. На практике он чаще Bcero
имеет величину 1 50 мА.
2. МаКСН\fальное обратное напряже-
ние. На практике оно обычно 2().-.....60 В.
.10М
A"og
А2266
SFR1Э5
Ъ)
Д21,6
Рис. 17.S. ПЛОСКОСТllые диоды ВЫI'РИМИТСЛИ
ТОКа
Исправность точечных диодов пр
веряется проще Bcero омметром. (Сле
дует подчеркнуть, что положительная
клемма омметра связана с плюсом
встроенной батареи). Как видно из
рис. 7.4, в прямом направлении сопро.
тивление точечных диодов должно
быть небольшим (примерно 2
nPIIIwlOe нanpaь...el-lue
БолbWое c:onpomurv.eнue
ОброmfolOе опро лемuе
Рис. 17.6. Провс:рка испрd.ВНОСТИ диодов оммет-
ром
150 Ом), а в обратном направлении
большим (более 100 кОм).
В радиолюбительской практике
наиболее часто используются Д2A
Д2Е, Д9A Д9E и т. д.
17.3. Плоскостные дноДЫ
в них тоже есть р- n- переход, но ero
площадь больше (отсюда и их назва-
ние). На рис. 17.5а показан разрез пло-
CKOCТHoro диода (такую конструкцию
имеет, например, кремниевый диод
Д226Б и reрманиевый Д7Ж. Здесь ано-
дом является пластинка, спаянная с n-
кристаллом, а он в свою очередь при-
паян к металлическому корпусу для
улучшения теплообмена.
Основным свойством плоскостных
диодов является та же самая одиосто-
ронняя про водим ость. Они, однако,
предназначены для выпрямления значи-
телыIхx токов и IIапряжений. Это, со
{
Д' Cn, Б,
p-n npex g
01
6'1
I '-с
5
.
ыI
Рис. 17.7. а) принцнпиальное УСТРОilСТВО селено-
воil IIчеilки; 6) селеНО1ld1l IIчеilка в разобранном
виде; В) мостовоil ВЫПРIIМНтель ТОКа. состоящиil
и'3 четырех селеновых IIЧсек
своей стороны, приводит к наrpeванию
во время работы. Поэтому мощные
диоды обязательно закрепляются на
радиаторах. На рис. 17.5б и в показан
болrарский мощный rерманиевый
диод SFR135 и советский кремниевый
диод Д246, которые имеют сп е-
109
ЗС д к
.
:r
..
i LLI
:r
8
8 . jQt: к д
.зt &\тыу
li
Е
* U
8
u: j . .
!i L...
']
8
Рис. 17.8. Однополynс:риоднiUl. двухполупс:риоднаll и мостовая схемы с СООТlIC'КТвующнмн селеновыми
столбиками и Пd.кс:тами
циальные винты для крепления к ра-
диаторам.
Основные параметры плоскостных
диодов следующие:
1. Максимальный ток в прямом Ha
правлении. Это наибольший выпрям-
ленный ток, протекающий через диод.
На практике в различных диодах этот
ток от О, I до 10 А и больше. Если ука-
занный ток будет превышен, например,
при коротком замыкании: диод выхо-
дит из строя. Надо п()мнить, что, коrда
через диод протекает максимально до-
пустимый ток, падение напряжения на
выводах диода (rерманиевоrо или
кремниевоrо) около I В.
2. Максимальное обратное напряже-
ние. Это наибольшее напряжение в об-
ратном направлении, при котором
диод все еще сохраняет СВОК- вен-
тильные свойства. При ero превыше-
нии наступает пробой, и диод выходит
из строя.
Исправность плоскостных диодов
проверяется омметром. Как показано
на рис. 17.6, в прямом направлении их
11 ()
сопротивление должно быть не-
польши м (примерно ЗО Ом), а в
обратном большим (например, бо-
лее 50 кОм для rерманиевых и более
200 кОм для кремниевых).
17,4. Селеновые выпрямители
Это плоскостные диоды, в которых
также имееТСJl п переход. Обычно
они представляют собой столбики или
пакеты, содержащие определеllllое число
ячеек. Каждая ячейка состоит из алю-
миниевой пластины, на которую нане-
сен слой селена, а на HerO специальный
сплав. Во время обработки между селе-
ном и сплавом образуется п переход
(рис. 17.7и). Одиа такая ячейка в
разобранном виде показана на
рис. 17.76, rде вывод J имеет контакт
с алюминиевой пластиной 2 (анод), а
вывод 5 посредством шайбы 4 имеет
контакт со сплавом J (катод). В изоля-
ционную трубку 6 входит винт, кото-
рый стяrивает весь столбик.
--На рис. 17.7в показан селеновый
столбик. предназначенный ДЛЯ выпря-
мителя тока по мостовой схеме. а над
ним начерчены диоды и соответствен-
но. их выводы. 8идно. что в этом слу-
чае диоды соединены попарно друr
против друrа.
Пара метры селеновой ячейки:
.. Максимальный ток в Пря\lОМ иа-
правлеиии. Он зависит от площади
ячейки. Обычно IIа J см 1 допускается
ток 50 мА.
Например. ячейка площадью
6 х 6 см == 36 см 2 нмеет допустимый
максимальный ток 1800 мА == 1.8 А.
2. Максимальиое обратное иапряже-
иие. Оно не зависит от площадн ячейки
и чаще вcero имеет величину 20 8
(амплитудное значение). .
8 селеновых столбнках ток через
отtИЛЫlые ячейки один и тот же. а об-
ратное напряжение. которое целый
столбик может выдержать. равно
CY Me всех IIаnряжений "а отдельных
ячейках.
Напрнмер. если данный столбнк
состоит из 15 ячеек и площадь каждой
из них 4 см 2, то максимальный ток бу-
дет 200 мА. а ero максимальное обрат-
ное напряжение 15 х 20 == 300 8.
Селеновые ячейки. столбнки и паке-
ты используются обычно в выпрямите-
лях. Онн имеют более простую произ-
водственную технолоrию, чем repMa-
ниевые и кремнневые дноды. Кроме
Toro. они выносят nеРе/РУЗКU в от личне
от repманиевых и кремниевых днодов.
которые прн коротком замыкании сра-
зу выходят из строя. Это еще одна при-
чина их широкоrо прнменення.
На рис 17.8 в середине показаны се-
леновые столбикн. предназначенные
ДЛЯ различных выпрямительных схем,
данных слева. 8 правой части рнсунка
показаны и два селеновых пакета. Обо-
значение Е24О/С75 значнт: однополупе-
риодная схема выпрямления, 240 8 пе-
ременное напряжение. емкостная На-
rpузка, максимальный ток 75 мА;
М35С18ОО означает: мостовая схема.
35 8 персменное напряжение. емкост-
ная наrpузка. максимальный ток
1800 мА.
17 .5. Вольт-амперные
характернстнки
полупроводниковых диодов
Как уже известно. в прямом направле-
нии диоды пропускают электрический
ток. а в обратном не пропускают.
Но в радиоэлектронике нмеют дело с
конкретными величннами и значения-
ми, и поэтому возникает вопрос: како-
во сопротивление диода в прямом и
обратном направленни?
Для Toro. чтобы ответить на этот
вопрос. надо познакомиться с поня-
тием вольт-амперная характеристика. 8
радиоэлектронике все элементы. имею-
щие два вывода. называются двухnо-
люсuиками. Свойства любоrо двухпо-
люсника видны лучше вcero нз ero
вольт-амперной характеристики. Оuа
выражает lрафическую зависимость
nротекающеlО тока от nриложенноzо
IIаnряжеllия в од"ом и дрУIОМ IIаnравле-
"ии.
На рис. t 7.9а по казана вольт-аМ-
перная характеристика резистора. Она
представляет собой прямую линию.
поэтому резисторы называются еще
ЛИнейными сопротивлениямн. Харак-
теристика начерчена в 1 н 111 квадран-
тах координатной системы, rде показа-
ны и соответствующие схемы соедине-
ния. содержащие источник тока Е, по-
тенциометр Р. вольтметр и миллиам-
перметр. Она начерчена следующим
образом. Например. если R == 1 кОм.
при и == 18. ток через резисто1> 1 == 1 мА.
н таким образом получаем точкуА.Если
. при помощи потенциометра увеличить
напряженне до 2 8. ток через резистор
возрастет до 2 мА. т. е. получаем точ-
ку В. Если теперь поменяем полюса ис-
точннка тока. то ток и напряжение бу-
дут иметь обратное направление. т. е.
они будут отрицательнымн. Начертим
характеристику резистора в 111 квад-
ранте. Используя схему. данную в этом
квадранте (см. рис. 17.9а). леrко уста-
новить. что при напряжении и == 1 8
ток через резистор 1== 1 мА. т. е. по-
лучаем точку С. а при напряжении
111
Inp.мA
u в
Шjl
мА I
:...: Р I 01
: R D
+ v
-3
Inp,мA
Рис. 17.9. а) волы-ампериaJl хараneристиха и способ. которым она снимаетея; 6) волы-ампс:риая
хараrrepистиха трех различных сопротивле ний
2 В ток I ...2 мА, т. е. получаем
точку Д. Таким же образом можем по-
строить еще MHoro точек. Соединив все
эти точки, получим вольт-амперную
характернстИlСУ данноrо резнстора.
Она характерна тем, что в любой точке
отношение между напряжением и то-
ком (а это по закону Ома и есть сопро-
тивление) одио и то же. Или: сопротив-
ление резистора не зависит от прило-
женноrо напряжения илн протекающе-
ro тока.
На рис. 17,9б по казаны вольт-ам-
перные характеристики нескольких ре-
зисторов. Видно, что резисторы с
.\ft!llЬШUAt значением имеют более кру-
тые вольт-амперные характеристики.
Абсолютно таким же образом мо-
жем снять вольт-амперные характерис-
тнки полупроводииковых диодов. Это
сделано на рис. 17.1 О Д/lя двух ПЛО-
скостных диодов Д7Ж и Д226Б. (Обра-
щаем внимание на то, что масштабы
напряжений и токов в прямом И обрат-
ном направленин различны.) Из рисун-
ка видио, что вольт-амперные характе-
ристики не прямые линии, н поэтому
rоворят, что диоды.... нелинeUные эле-
меllты.
Важнейшей особенностью всех не-
линейных элементов является То, что
их сопротивление .... не определенная
112
величина, а зав\fСИТ от приложенноrо
напряження (или протекающеrо тока).
Поэтому надо rоворить lIе о сопротив-
леllии вообще. а о сопротивлеllии в опре-
делеll1lОй рабочей точке. Для диода
Д7Ж это показано на рнс. 17.10, rде в
точке А ero сопротивление равно 100
Ом, в точке В оно равно 6 Ом, а в точке
с.... 500 кОм.
17.6. Опорные диоды
Эти диоды используются не Д/lЯ
выпрямлення тока, а в качестве стаби-
лизаторов напряжения. Онн изrотавли-
ваются из кремния и поэтому на-
зываются кремниевыми стабилитрона-
ми илн опорными диодами. В них тоже
имеется р-п переход, однако, по сравне-
нию с друrими диодами ero ширина H
велика. Вот почему, Korдa на диод по-
дается напряжение в обратllО.w lIаправ-
леllии, в переходе наступает электриче-
ский пробой. который е выводит диод
нз' строя. Именно в режиме этоrо про-
. боя при ма.tейше.W )'величеиии lIапряже-
lIия ток через диод резко возра,'тает.
На рнс. 17.11 дан внешний вид двух
опорных диодов вместе с их схемным
Inp.мA
50 В
,О UI
4f
30
20
10 npllМQf нanpa
0.2 О.' 0.6 Unp,B RA.JL &,oo О...
J 2.10
,oo RB= : 60'"
1 50.10
800 U 200
RC = = ;500kO...
lo6p'MkA 1 '00 10-6
06pamMoe нanpaЬA
U ,В
,oo
2OO
KptW b...u
С
Рис. 17.10. ВолЬТ-clмперные Хclpclктс:ристики а:ремниевоrо и repманиевоrо диодов и способы. которыми
они сниМclЮТС"
обозначением. Диод Д808 маломощ-
ный. а диод 2С?20А средней мощно-
сти и снабжен винтом для крепления
к охлаждающему радиатору. На ')том
же рисунке IlOказана ВОJlьт-аМllерная
характеристика 0110pHOI о диода
Д808. При обратных напряжениях
меньших, чем 7 В, ток через диод
практически не протекает. При напря-
жении 7 В диод открывается (т. J), и
через HerO начинает прот ать ток. При
Itебольшом увеличеltии Itапр"жеllи" ток
резко возрастает. Например, при y
личении напряжения от 7 В до 7,3 В
ток возрастает от 3 до 33 мА, т. е. в
11 раз. И...енно область от т. J до т. 2
является рабочим .1'чtl"пrко." OпOpllOIO
диода.
Основние пара метры опорноrо дио-
да:
1. Напряжение с:таБИЛИ:Jации и.,.
Производятся диоды С напряжением
стабилизации чаще Bccro от 6 до 12 В,
но имеются диоды и с напряжениями
от 2 до 6 В и от 12 до 300 В.
2. Мииимальный ток с:таБИЛИ:Jaции
In ..... Это нанменьший ток, С KOToporo
начинается стабилизация.
Обычно In ....=4+5 мА.
.. Пq"8-И ШIII м . ........MO'-.,teпr-'МI..lltt
3. макс:ималыlии ток с:таБИЛИ:JaЦИИ
J.. ".0..' Это наибольший ток через диод,
который во время работы нельзя пре-
вышать, потому что наступает недо-
пустимос наrpeвание диода. В мало-
мощных диодах чаще Bccro I I ...... = 20-
+40 мА.
Чем круче участок J 2 вольт-ам-
перной характеристики опорноrо дио-
да, тем лучше он стабилизирует напря-
жение.
Рис. 17.11. Крс:миневыii стабилитрон н ero
8ОЛЬТ-IIМПС:РНcI" ХclрllктерНСТИlСII
AtfA ---+-J---- 1,..00\
. PISO
.. -,'" -. -. :
.,
@з
'оер,..,.
113
з)J\О 11'J
1. По СВОИ\l свойствам чистые полупроводники (rеР\lаний, кремиий, селеи)
бли1КИ к И3OJ11l1'Oрам. После добаВJ1еиия к иим соотвеТСТВУЮЩИХ примес:ей
И] них QO.1учают ре И п-rер\lаиий, ре " D«ремиий И т. до, которые И\lеют
хорошую электрическую проводимость.
2. Важнейшн СВОЙСТВО\l ре и п-полупроводников ЯВJ1яетC1l обраЗ0вание реп
перехода при их enайке. ЭТот реп переход имеет одиостороииюю проводи-
\l0CТL и ле"А.'1IТ а основе действия диодо&, траи]исторо&, тиристоров и пр.
3. Точечные диоды имеют P-D переход с малой площадью и одностороннюю
проводимос:ть. Они ЯВJ1яюТCtl маломощиыми прнборами и ИСПОЛЬ:lуютC1I в
цепях высокой частоты или с кратковремеииыми импульсам... иаПРИ\lер.
детекторные кacкaдw, электроино-вычис:лительные машииы " пр.
4. плоскостные диоды обладают ре" переходами со ]иачительной площа-
дью " имеют односторонНIOЮ проводимос:ть. Пропускают зиачительные
токи в пpvмом иапра.алении и выдеуАо:Ивают большие иапряжения I в обрат-
ном "апраВJJеиии. ИenолЬ:lуюТC1I чаще вc:ero в выпрямителях.
S. Селеиовые ячейки обладаюТ реп переходом с относительно большой nло-
щадью и имеют однос:торониюю проводимос:ть. И] иих делают столбикн
и пакеты, которые lICПолЬ:lуюТC1I в выпрямителяХо
6. rраф"чес:кая 3аВ"(имOCТL протекающerо тока от приложеииоrо иапряже-
иия иа:JЫваетC'JI вольт-а\lпериой характеристикой даниoro двухполюсиика.
Для обычных ре:IИсторов она ЯВJ1яетC1l прямой лииней, " поэтому их иа-
:JЫвaJOT еще JПlиейными COnроТИВJ1еииями. Вольт-амперная характеристика
диодов не яв.т.етс:я прямой линией, и поэтому их иа]ывают еще нелиней-
ИЫ\l" элементами.
,
114
IШ
Биполярные транзисторы
18.1. Общие сведения
Транзнсторы ЯВJJЯЮТСЯ важнейшими
полупроводниковыми цриборами. Их
основная особенность заключается в
усилении слабых )лектрических си/на-
лов, при это,"" разумеется, )нер/ия ntr
дается от источника питШlия. Поэто-
му они ИСПОЛI>ЗУЮТСЯ везде, rде Heo
ходнмо усиление сиrналов, например, в
. радиоприемниках, телевнзорах, маrни-
тофонах, электронной аппаратуре, ав-
томатических устройствах н т. д.
В настоящее время существуют са-
мые различные виды транзисторов. (В
конце 1979 r. различных видов и типов
транзисторов во всем мире насчитыва-
лось около 30 000). все транзисторы,
однако, MOryт быть разделены на две
большие rpуппы: биполярные и полевые.
Биполярные транзнсторы HMelQT
большее распространен не, н мы
рассмотрнм, в основном, их свойства.
18.2. Типы биполярных
транзисторов
Биполярные транзисторы можно клас-
сифицировать следующнм образом.
1. В зависимости от нспользуемоrо
полупроводника они бывают Kpe.WHue-
вые и /ep.waHueBbIe.
2: В зависимости от технолоrии
производства они бывают "JnumaK-
сиа.1Ыlо-планарные. сплавные, .меза-
транзисторы, конверсиОНI/ые и пр.
3. В зависимости от механизма
двнжения носителей зарядов бывают
.диффузионные и дрейфовые.
4. В зависнмости от мощности
бывают .wи.ItJ.WОЩl/ые (до 0.3 Вт). ('ред-
I/('й .\lОЩl/о('ти (от 0.3 до 3 Вт) и ,IIОЩl/ые
(более 3 Вт).
S. В зависимости от rраничной час-
тоты бывают низкочастотные (до
3 М rц), средl/ечастотl/ые (от 3 до
30 мrц), высокочастотные (от 30 до
300 М rц) и сверхвысокочастотные
(выше 300 мrц).
18.3. Устройство биополярных
транзнсторов
Если, проявив любознательность, мы
разрежем металлический корпус тран-
зистора, вероятно, будем разочарова-
}fbl ero простым устройством. Как по-
казано на рис. 18.1, основную часть
транзистора представляет маленький
кристаллик, называемый ба:юй (Б), на
SFТЗS3
Рис. 18.1. У строАство МdЛ0МОWНЫХ БИПОЛllр НЫХ тр.1нзнсторов
МПЧlА
Эмum!МР ?f kmop
3 к
р......
nepexog р.. n
nepexog
1»
6cua
э 1» К
115
п- р-п
p n-p mронэuomюр
Эмummeр......u nepeXog
-4. .
Рис. 18.2. а) устройство н обозначение п- п тpdН1ИСТОР": б) устройство и оБО111dЧСIIИС Р-n-f'
I pdll.JHC"1 Орd
котором сделаны две спайки, называе-
мые эмиттер (3) и КОJlЛеnор (К). При
. образовании этих спаек между эмитте-
ром и базой и между коллектором и
базой образуются два р-п перехода.
Это получается, коrда проводимость
эмнттера и коллектора избирается про-
тивоположной проводимости базы.
Очень важно запомнить, что площадь
коллекторноrо перехода больше nло-
щадн эмнттерноrо и, кроме этоrо, оба
перехода IIаходятся очень близко дРУl к
дрУlУ, т. е. база очень тонкая, пример-
но 1 20 мкм.
8 завнсимости от проводимости
емиттера, базы и коллектора произво-
дятся два типа транзисторов:п-р-п и р-
п-р. Это показано на рис. 18.2 вместе с
их схемными обозначеннями. Этн оба
основных тнпа транзисторов имеют
один и тот же прннцип действия и оди-
наковые усилнтельные качества, но от-
личаются поляр"ост"ю цепей питания.
Поскольку каждый р-п переход, в
сущности, представляет собой диод, на
верхнем рисунке транзистор представ-
лен как совокупность двух диодов. И
действительно, цепи база-эмиттер н ба-
за-коллектор, взятые отдельно, имеют
одностороннюю проводимость. ОДна-
ко, если мы возьмем два диода и сос-
диним мх так, как показано на
116
рис. 18.2, то усилительноrо прибора не
получим. Разница в том, что в транзис-
торах оба перехода расположены очень
близко дрУl к дрУlУ и между ними
имеется взаимодействие. Это взаимо-
действие называется еще транзистор-
IIЫМ эффектом, и ему обязаны усили-
тельными свойствами биполярные
транзнсторы.
Для предохранения от внешних
влияний транзистор rерметически за-
крыт в металлическом илн пластмассо-
вом корпусе. На рис. 18.3 показаны
корпусы болrарских транзисторов.
Корпус среднемощноrо транзистора
Sfo Тl3()"""",131 и Тl4 146 с охлаждаю-.
щим ребром. 8 мощных транзисторах
SFТ212 214 и пр. коллектор не имеет
вывода, а связан с корпусом. Оба от-
верстия предиазначены для монтажа
транзистора на специальном охлаж-
дающем радиаторе.
18.4. Как усиливает
биполяриый траизистор
Чтобы понять, как уснлнвает транзис-
Тор, рассмотрим рис. 18.40, rде пока-
зана цепь. содержащая микрофон, ба-
тарею и rpомкоrоворитель. Попро-
буем поставнть микрофон и rpoMKoro-
6oмapck mроl4UCПlOрW
TO TO 5 TO 1a roif ТО8со Т0-3
Ш i f1 .
=1ii u
6 6 6 6
эf)к аОк эо о
зQк зf:)к О О
.6
SFТЭО6.. эоа 2ТЗ107 .09 SFТ12" + 125
2Т6551 msdt + 02 T1I.3 'f"Ш SFТ130. 131 К
SFТ316 + 320
SFТ321 .. 323 2Т6552 2Т3SЗ1 + 32 Т1"5 . 11.6 SFТ212 .. 21"
SFТэs1....з53 ASX11 + 13 2ТЗб03 + 33 т 238 ... 250
Т21.1 ... 21,З 2Т6821 2ТЭ771 ДDЗ01 ... 325
Т316 + эsaн 2Т6551 ... 52
ТЭ21N + 323Н 2Т3671
АСЭ5Q+ЭSO
Рис. 18.3. Корпусы и расположение вы водов В некоторых бonrapctCИх траизисторdX
воритель в двс отдельные комнаты. Ес-
ли на микрофон нс подается звук, то в
цепи будет протекать только постоян-
ный ток, и rpомкоrоворитель молчнт
(участок А).
Если на микрофон подается звук, то
ток в цепи будет содержать на только
постоянную, но и nере.менную состав-
ляющую (участок Е), и в rpомкоrовори-
теле услышим слабый звук.
Используя транзистор. мы можем
усилить этот звук, Это показано на
рис. 18.46, rде использованы двс бата-
реи питания. Если проделаем соот-
ветствующие измерения, то увидим,
что ток и напряжение IIа выходе трон-
зистора значительно больше тока и на-
пряжения на входе.
Важнейшей особенностью каждоrо
усилитсльноrо элемента является зна-
чительное увеличение .мощности на
выходе (IIа нazрузке) по сравнению С
мощностью, подшlНОЙ на вход. И по-
скольку мощность это произвсдснис
тока на напряженис (см. rл. 4), воз-
можны следующис варианты усилитс-
лей:
1. Схема усиливает по напряжению
и по току. В транзисторных уснлителях
этот случай наиболее жслателен.
2. Схема усиливает только по на-
Рис. 18 4. а) ')JJеlCТро.tкустичс:ска" цепь без усtbJиПJ1ЬНОro прибора; 6) злеа:троаIC)'CТИЧe<:a:aJI цепь с усили-
тс:.1ьны\4 при бором
' Ь
'Ч '
01
61
117
n n kpeмHuebble mpaюucmoры
, п
p-n p 2eplil\QнueЬ..1e mpcнэucmоры
: "зs. ЦI --«1'В
q
/
Рис. 18.7. НаПpllжс:иие 8 ynравлхюwеА цепи. 8 приицнпе, мало
входное сопротивление и большое
выходное.
8 схеме с ОК (ее называют еще
эмиттерный повторитель) входной сиr-
нал поступает на управляющий пере
ход эмиттер-база, проход" через на-
zрузку, .а сама наrpузка включается
между эмиттером и коллектором
(рис. 18.5). Это схема усиления по то-
ку. Ее входное сопротивление велико, а
выходное мало.
Следует обратнть вннмание на од-
но важное обстоятельство: не1аВИСИМО
от схемы ВКJlЮчения (с 03, ОБ, ОК)
равляющий переход в траИ1ИСТОре ....
Э""1Терный, а управляемая цепь, сопро-
тивленне КОТОРОЙ И1меияется, .... эмит
Рис. 18.8. Водхи"х модель биполхрноrо траизистора
к
Бо...IoWOCI
ynраЬляемыu
mok
э
tep-КОJIЛекrор (на рис. 18.6 эта цепь на-
черчена толстой линней). Прн этом по-
ЛЯрllость источников питани" такова.
что 'миттерный переход включен вcп
да в пpllMOM направлении, а коллектор-
ный .... в обратном. Поэтому во всех
схемах (с 03, ОБ, ОК) напр"жени". Ко-
торые действуют на управЛllющем
учuстке. MU.lbI например 0.1 +0.4 8
в rерманиевых и 0,4 + 0,8 8 в KpeMHHe
вых транзисторах (рис. 18.7), в ТО Bpe
мя как напр"жени" коллектор-,мит
тер Mozym быть довольно значи-
тельными.... порядка 6+24 8.
Дрyrая важная особенность тран-
зисторов .... базовый ток HaMHoro
меньше эмиттерноrо и коллекторноrо
119
к
= ',58
,
Лампа не Ьemum
Tpalo43Ucmop :юnеpm
Ламna cЬemum
Tpaw3ucmop omkpbIm
Рис. 189. Прн с:оединеиии базы эмиттероМ транзистора ток 8 коллекторноil цепи праICТИЧС:СКИ не проте-
кает. При протекании небольwоrо тока между базоil и эмиттером транзистор открываетСlI, и ТОК 8
коллекторной цепи может быть зиачительным
токов (последнис два практически оди-
наковы). Таким образом, ОСН08ное
свойство транзистора можно сформу-
лировать так: малый базовый ток У.
раВJ1яет иамиоrо БОльшим коллектор-
иым током. Эта особенность показана
на рис. 18.8, rде видна аналоrия мсжду
транзистором н водно-механическим
устройством. И действнтсльно, тонкая
струя воды в трубе Б управляет
толстой струей воды посредством труб
К н Э. При этом струя Э равна сумме
струй Б и К.
в импульсной тсхникс транзистор
чаще Bccro используется в качестве
з"nо \-\"1'Е\
ключа. В этом случае он иди заперт
(сопротивленне коллектор-эмиттер
большое) иЛи открыт (сопротивление
коллектор-эмиттер мало). Это запира-
ние и открывание достиrается путем
соответствующеrо запирания или про-
пускания базовоrо тока, Подобный же
опыт, который можно леrко проде-
лать, показан на рис. 18.9. В первом
случае базовый и коллекторный ток
равны нулю, а во втором случае
1 == 2 + 3 мА, а 1 к == 200 мА. Следова-
тельно, и здесь посредством небольшо-
ro базовоrо тока можно управлять до-
вольно большим током в цепи коллек-
тора.
1. Транзисторы MOryт усиливать слабые электрические сиrна..1Ы, раЗУ\fеется,
используя энерrню устройства питаиия.
%. В каждом БИПОЛЯРНО\f транзисторе имеется три ПОЛУПРОВОДНИh':овые об.1ас-
ти, разделенные двумя ". п переходами. В заВИСИ\fОСТИ от ПРОВОДИ\fОСТИ
этих областей различают ","-р и п-р-" траизисторы. Они И\fеют О;(ИН и тот
же принцип действия, ио отличаются полярностью питания.
3. Устройство обладает усилительиыми свойства\fИ, если \fОЩНОСТь, по.1)чен-
иая на выходе, больше мощиости, подаииой иа вход. Биполярный транзис-
тор обладает свойствами усилителя в трех cxe\fax соединения: с оБЩИ\f
эмипером (ОЗ), общей базой (ОБ) и оБЩИ\f коллеКТОРО\f (О К).
4. На практике иаиболее часто используется cxe\fa с ОЗ. в ней небо.1ЬШОЙ
базовый ток упраВJ1яет иамиоrо БОЛЬШИ\f коллеh.-ТОРНЫМ ТOh':O\f.
S. В импульсиой технике траизистор используется чаще вc:ero в роJ1И ".lюча.
В ЭТО\f случае коллекториая цепь иаходится поочередно в двух состояния'\.:
или :lanepTOM или открытом.
120
ш
Особенности биполярных транзисторов
19.1. Обратный
коллекторный ток
Kor да коллекторный переход соединен
в обратном направлении, а эмиттер
-<:вободен (рис. 19.10. б), в цепи проте-
кает так называемый обратltый коллек-
тОРltый ток 11(1;0' Индекс КБО рас-
шифровывается так: ток между коллек-
TOpO и базой при открытом эмиттере.
Этот ток очень мал, но является вuж-
IIЫ," пapa.wempo.w биполярных транзис-
торов и при водится В справочниках. В
аломощных rерманиевых транзисто-
рах он равен 1 + 30 мкА, в кремние-
вых менее 1 мкА, а в мощных rep-
маниевых транзисторах достиrает
50+ 100 мкА.
Обратный коллекторный ток очень
мал, однако на Hero надо обращать
внимuние, потому что с повышеltuе.W
те,,,,,ературы lIt'ре.\;ода (во время рабо-
ты любой транзистор наrревается) об-
ратный коллекторный ток ('и.1ЫIO воз-
растает на каждые 1 О С удваивает
,'вое Jllачеlluе (рис. 19.1в).
Например. если при 1==20 С дан-
ный транзнстор нмеет ток /кю == 1 О
мка, то нз таблнцы 19.1 видно, что
при Т== 700 С этот ток возрастает на
320 мкА. Но большая ..беда" вызвана
не столько ero возросшим значением,
сколько тем фактом, что в различных
усилительных схемах одна часть этоrо
тока "роходит чер,' J )'llрав.I.'1ющшi
),I//III/II/('plIbl'; lIt'р,'ход транзистора и зто
ПРИIIОДИТ К сильному увеличению кол-
лекторноr о тока,
Таб.1ИЦ,I 19.1
1. :10 30 4() 50 60 70
С
I "БО. Ю 10 411 80 160 310
",кА
Рис. 19.1. а) схема иэмереНИJl обратиоrо lCоллеlC.
TopHoro ТОlCа п-р-п транзистора; 6) схема изме:-
рения обратноro ТОlCа п-р-п траизистора; jJ) 06-
pdTHblll ТОIC rеРМd.Ниевых транзисторов значи-
тел но больше. чем ICремииевloIX
Обраm"'''IU kОЛАеkmОР"'''IU mok
IКБО
JкБО
I кБО
1111Д
100MkA
10".kA
1MkA
.100...д
10...д
50
150
100
Ь)
1:!1
Ll,enb OOJbI
Р ",.!Js
... 16 Коэффuu,ueцn YCUAeНиII по moky " схеме с Оэ
19.2. Определенне lCоэффиuиента усиления 110 'ОКУ Р 8 СХС...С О")
+
Е1
Цепь kO'-'...ekmора
Рис.
19.2. Температурная
нестабнльность
Если rоворить о недостатках транзис
торной annupaтypbl. то прежде вcero
надо вспомнить о температурной He
стабильности транзисторов. Как мы
уже видели, основным ..виновником"
этоrо является обратный коллектор-
ный ток.
Те пературная нестабильность
явление нежелательное, Т. !С. тe.\lnepa-
пrypa UJ.\I('ШI('''' р.'1д О('1I0811ЫХ ,шра.\I(''''
ров )'('u.lUпre.'blIbIx I\а('кадов, как
коэффициент усиления, входное и
выходное сопротивление. частота ав-
тоrенерации и т. д. И поскольку каж
дый транзистор имеет cтporo опреде
ленный обратный коллекторный ток
(он зависит только от конструкции
транзистора), то хорошая cтa
бильность достиrается следующим o
разом.
1. Использованием транзисторов с
наименьшим током 1 КБО' В этом OTH<r
шении кремниевые транзисторы лучше
rерманиевых и это одна из причин их
широкоrо распространения в последнее
время.
2. Использованием таких схем, в
которых большая часть тока 1 КБО OT
клоняется во внешние цепи, а через уп-
равляющий переход протекает воз
можно меньшая часть.
3. Использованием дополннтель-
ных средств (отрнцательной обратной
связи, сбалансированных схем н пр.),
122
Цenb OOJbI
Цenь kОЛАеkmора
которые улучшают температурную
стабильность.
19.3. Коэффициент усиления р
Как мы уже видели, схема с ОЭ x<r
роший усилитель тока. В этом можно
убедиться с помощью схемы, показан-
ной на рис. 19.2. Здесь через источник
тока Е I (например. реrулируемыи
выпрямитель) можно подавать различ-
ный базовый ток и учитывать COOT
ветствующий коллекторный ток.
Опыты с различными транзисторами
показывают, что коллекторный ток
Bcer да во MHoro раз больше баЗОВОIО.
Чu('.IO. II0l\аJываlOщее во t'I\O.lbl\O ра1
I\o.l.IeKпropllblli пrт: 60.lьше 6а1080,'0.
обошачО('пr('.'1 буквой р (или /, п) u ,Ш
зываепr('.'1 коэффициентом УСИJreиия по
току в cxe\te с ОЗ. Следовательно, M<r
жем записать
1,..
p 1,:
Это равенство приблизительное,
поскольку не учтены относительно Ma
лые неуправляемые токи. Коэффи
циент р является ()('IIOНlIbl.W пapa.tteпrpo.w
пrраllзu('пrорон u приводитс.., в ('nравоч-
lIиках. Различные виды транзисторов
имеют обычно коэффициент
р == 30 + 300. но есть и такие, р которых
достиrает 1000.
На основе вышесказанноrо, OCHOB
ное свойство биполярноrо транзистора
можно сформулировать так: любой
ток. протекающий череJ управляющий
Э\fиттериый переход. BblJblBaeT в р раз
больший коллекторный ток.
19.4. Неуправляемые токи
в транзисторе
Н" рис. 19.3 показана схема. в которой
бuзu ни с чем не связана (режим пла-
вающей бuзы). В "Этом случае в цепи
IIpoTeKueT т. н. ОС"'Ш1!;Щllыli пlOК I,о()
(здесь индекс КЭО обозначает ток кол-
лектор-"Эмиттер при открытой базе).
Если исходить из представления о
трuнзисторе ""К О двух соединенных
и"встречу друr друrу диодов. то надо
Рис. 19.3. Схемы И1мереНИII ОСТlIточноrо lCоллеlC-
тopHoro TOICd БНПОЛllрНЫХ тpatt3HCТOpo8
OcmQmo.. bIU kOAAekmopнbIu mok
n-p-n
.{()
Е
'.58
mt
Б 1 КБО
Э рlКБО
p n р
Б$
E
+ '.58
Б IКБО
Э рх КБО
ожидать. что в "Этом случае один из
диодов будет пропускать ток. а друrой
ero запирать (рис. 19.3). В результате
"Этоrо ток в цепи должен быть равным
обратному току 1 КБ(). Однако. опыты
показывают. что ток. который проте-
кает. HaMHoro больше. а в мощных rep-
мuниевых транзисторах с большим
ко-эффициентом р он наибольший.
Причиной 3Toro ЯВJ1иется )'('U.lu.
т('.lbll()(' ('80и('тво тРUll"Jи('тора, об)'('-
.108.1('11110(' 8JaU.woдeu('т8ue.W двух б.'U1КО
ра('nО.lOжеIlIlЫХ nt'[Н!ходов. При зтом
обратный ток 1 кш протекает через уп-
равляющий переход и соrласно усили-
тельному свойству траltЗистора
вызывает в р раз больший коллектор-
ный ток. т. е. к току I Б() прибавляется
ток р/ КБ(J (рис. 19.3). Таким образом.
коллекторный ток в рс-А\име плаВёtЮ-
щей базы будет
1'00 == 1 /\'60 + рl /\'ЬО == (Р + 1)1 /\'IoQ. ( 19.2)
Из этой формулы следует. что ток
1 К)(I будет значительным в тех тран-
Рнс. 19.4. Схемы НЗмс:рс:ННII НdчaJlloНоrо 1C00000еlC-
TOpHOro TOICd БНПОЛllрНЫХ тp.ut3ИСТоро8
ночQAьныl kOAAf'kmopнbIu mok
'.58
'.58 +
123
зисторах. которые имеют большой
коэффициент р и большой ток / К&О.
Например. кремниевый маломощный
транзистор 2Тб551 имеет /к&О=0.05
МХА и В = 120, поэтому TO В режиме
плавающей базы равен / К"Ю=б мкА.
Однако мощный rерманиевый транзис-
тор AD304 им т I К&О= 100 мкА и
р= 100. в результате чеrо ток в режиме
плавающей базы / К"Ю= 10 мА. Если
такой транзистор оставить под напря-
жением в режиме плавающей базы
(особенно. если коллекторное напряже-
ние значительно. например. в оконеч-
ных каскадах). начнется иаrревание
коллекторноrо перехода. что вызовет
увеличение тока / К&О' от этоrо соот-
ветственно увеличится /I\Ю " еще
больше наrреется переход и т. д., так
что этот са...,овозрастающuй тОI\ может
переrреть транзистор и повредить ero.
Поэтому режu.'" п.taвающей базы. 0('0-
U"IIIIO iI ('-",....". С c'ep...,aIlU"ilbl."'U траllЗUС-
тора...,и. 1/(.' реко.Ш!llдуетСII u('по.1ЬЗО-.
вать 110 практике.
Друrой неуправляемый ток в тран-
зисторе получается. Korдa эмиттер и
база соединены накоротко (рис. 19.4).
Этот ток обозначается /InK и на-
зывается lIачtl.IЫIЫ.'" 1\0.l.IектОРIlЫМ то-
1\0.". Здесь индекс КЭК обозначает ток
между коллектором и эмиттером при
коротком замыкании базы и эмиттера.
По величине этот ток относительно
мал и находится по формуле
/ A-JА о =(2+5)/IiБО' (19.3)
Опыты показывают. что у мало-
мощных rерманиевых транзисторов
/ " K = 1 + 50 мкА, а у кремниевых
меньше 1 мкА. На основании этоrо
можно сказать. что при соединении.
показанном на рис. 19.4. цепь коллек-
тор-эмиттер транзистора заперта.
19.5. Коэффициент усиления а
Свойства схемы с ОБ можно исследо-
вать. собрав схему. показанную на
рис. 19.5. ЧUС.IO. показывtlющее во
('I\o.Iы\o ра'] 1\0.Ыfl\тОРIlЫЙ ток бо.lьше
'...,...,иттер"Ос'О. оБОЗllочоет('II буквой о
(или h 11/',) U IItlзывuеlllС." коэффициенто'l
усиления по току в схеме с ОБ. Следо-
вательно. можно записать
I K
O /.;
(19.4)
Это равенство тоже приблизи-
тельное. , т. к. не учтен относительно
малый ток / КБО' Опыты С различным",
транзисторами показывают. что кол-
.I,'ктор"ый ток в("'lдu ...,еllьше '...,ит-
тер"ос'о U пO'Jmo...,y 1\0'Jффuцuеllт а
всеrда меньше единицы. Этот коэффи-
циент является пара метром транзисто-
ров и иноrда приводится в стравочни-
ках. Обычно 0=0.950+0.998.
На основании вышесказанноrо мо-
жет возникнуть вопрос. есть ли польза
от такой схемы. если ток на выходе
меньше тока на входе?
Действительно. здесь ток. вместо
Toro чтобы увеличиваться. уменьшает-
Рис. 19.5. Опреде..1ение коэффиuиента передачи по току CI в схеме с 0&
n-p
Е,
Е,
Цепь Э""I.Iттера Цenь koмekтopa Цenb Э lJттера Цenb 'kOAAekTOpo
cC=!!t КОЭффuЦLJент H no тo ky Ь схеме с ОБ
lа
124
m cn r-- '" &n
'6 g} .
ф
88 0888
IO f6&n"'M
00
a :В З
Рис. 19.6. HOMorpaMMa. определяюШ<UI связь
Mc:"..t:Дy lCооффицнентамн р и CI
ся. однако ('.'(('...,а (' ОБ \ хорошии у('и-
.IUnU.'.Ib по IIШ'р.<JЖ('lIию. Кроме Toro,
она имеет очень хорошие частотные
свойства и хорошую температурную
стабильность. Поэтому она часто ис-
пользуется для усиления высоких час-
тот.
КO"JффициеlllllЫ а и р .IЮООс'О траll-
зи('тора ('Н.<JзаIlЫ ...,ежду ('обои. Если мы
"JHaeM один из них. можем леrко найти
друrой. при помощи HOMorpaMMbl.
данной на рис. 19.6.
19.6. Полярность
напряженнй пнтання
Поскольку имеется два основных типа
транзисторов (n-р-n и р_n_р). в схемах с
ОЭ и ОБ надо запомнить полярность
восьми источников питанttя (см.
рис. 19.2 и 19.5). Это сделать леrко. ес-
ли обратить внимание на само обозна-
чение транзистора. Действительно.
'J.\luтmeplla.<J mlpe.'Ka в Kpyre обозна-
чает. что в "-р-,, транзисторах эмиттер-
ный ток (имеются в виду постоянные
составляющие) ..выходящий", а ос-
тальные два ..входящие"; в р-n-р тран-
зисторах эмиттерный ток ..входящий",
а остальные два ..выходящие". Направ-
лениям этих токрв соответствует и по-
лярность напряжения питания. В связи
с этим. при мени в к транзистору пер-
вый закон Кирхrофа. получим
/.,==/ ,,+/ к'
(19,5)
Эта формула действительна д.I.'I
Н(('Х трех ('-,"('.'" НК.lючеllи.<J (ОЭ, ОБ и
ЭК). При этом надо ПQМНИТЬ. что
Э И'irерный и коллекторный ток
.
.
O&n
N ...
ао fQ &n.., f'I N
имеют почти одинаковую величину. в
то время как базовый во MHoro раз (Р
раз) меньше.
19.7. Основные параметры
бнполярноrо транзнстора
Наиболее важные пара метры. которые
характеризуют свойства транзисторов
и указываются в справочниках. сле-
дующие.
1. Вид .waтepua.la (Ое или Si).
2. Вид nроводи...,о('ти (р-n-р или n-р-
n).
3. Статич('('ки'; КО'Jффициf.'1I1Il "('/r
.IeIlU.'I ПО тт\т р в c.'(e.llf.' с оз' (см.
выше).
4. Статич('('кии "'O"Jффициеllт ,'('и-
.IeIlU.'I по ток." а (1 CXf.'.IIe с ОБ .(с"'.
выше).
S. ОбраnlllЫ'; Ko.I.lf.',,'mOPllblri то"
/ кБО (см. выше).
6. Mal\('U."a.IbIlo доn,'('ти.llO(, "'0'-
.'f.'KIIlOP"Of.' lIаnр.'IЖf.'lIиf.' cj к& "..С' ЭТО H -
ибольшее напряжение между колле"то-
ром и базой в обратном направлении.
которое может выдержать коллектор-
ный переход продолжительное время
при открытом эмиттере без наступле-
ния пробоя.
7. М акси."а. 'ЫIO д(щ,'('ти."Of.' КО.'-
.lfжтор"ое lIаnр.'IЖf.'lIие и io ".... Это
наибольшее напряжение между коллек-
тором и эмиттером, КОТорое может
выдержать транзистор при условии.
что база связана через определенное
сопротивление с эмиттером. Для дан-
Horo транзистора напряжение и", "."
всеrда меньше или равно напряжению
и К5 мuc'
8. Мак('и."а.'ЫШ.<J .IIOЩIIО('II/Ь, ptl('cell-
125
Hae.waJl lIа КОЛ.lектО'Ре Р к ....... Это на-
ибольшая мощность, которую тран-
зистор может рассеять в окружающее
пространство в виде тепла при макси-
мально допустимом HarpeBe (70 С для
rерманиевых и 150 С для кремниевых).
Для мощных транзисторов это дейст-
вительно при использовании соот-
ветствующеrо радиатора. Обратите
внимание, что подаваемая на транзис-
тор электрическая мощность Р == и к/ к
ни в коем случае не должна превышать
максимальную мощность Р К....... кото-
рую он может рассеивать.
9. MaK('U.wa.lbIlO допустuмый кол-
.lектОРIIЫЙ ток / к ....... Это на-
ибольший коллекторный ток, который
нельзя превышать ни при каких усло-
виях эксплуатации.
10. ТраllUЧllаJl частота КO"JффU-
циеllта )'('U.lellU,'1 по току f а' Это часто-
3AI\O\'''J\\i\1'E\
та, на которой коэффициент а.
уменьшается на 30% (на 3 дБ) относи-
тельно cBoero значения на иизких час-
тотах.
11. ТраllUЧllаJl частота КO"Jффlr
циеllта YCU.leIlU.'1 по току} р. Это часто-
та, на которой коэффициент а
уменьшается на 30% (на 3 дБ) относи-
тельно cBoero значения на низких час-
тотах. Для данноrо транзистора часто-
та fp почти в р раз ниже частоты f а'
12. П('реходllа.'1 (траюuтllа.<f) час-
тота Y('U.leIlUJI тока ба"JЫ f ,. Это час-
Tord, на которой коэффициент усиле-
ния по току р станови'тся равным еди-
нице.
13. Ко-зффuцuеllт ШJ'.wа F м,. Он ха-
рактеризует собственный шум транзис-
тора. Измеряется в децибелах. Мало-
мощные транзисторы обычно имеют
коэффициент шума F", меньше 10 дБ.
1. Обратиый ток коллекториоrо перехода очеиь мал, одиако очеиь СИ.1ЬИО
увеличивается при нarревании транзистора. Кро"е тorо, в различных схе-
"ах одна ero часть проходит через управляющий эмиттерный переХО,l и
вызывает те"пературиую иес:таби.1ЬИость, которая в свою очередь приво-
дит к из"еиеиию napa\leTpoB cxe\lbl.
1. Обратиый коллекториый ток кре\lииевых траизисторов на\lИorо \leHbllle.
че\l rеР\lаниевых. В результате этоrо устройства, собраниые иа кре\lние-
вых траизисторах, И\lеют очень хорошую те\lператури)'ю стаби.,lЬНОСТь.
3. Статический коэффицнент усиления р основной napa\leTp бипо.1ЯРНЫ
траизисторов и указываетC1I в справочииках. Он показывает. во СКО.1ЬКО
раз КОЛ.1е..-торный ток больше базовorо. В современных транзисторах
обычно р==30+300. Чем больше этот коэффициент, тем лучше усили
тельные свойства транзистора.
4. Коrда траизистор иаходится под напряжеиие\l, а ero база не соедииеиа ии
с каКИ\l э.1е\lеИТО\l (т. н. ПJlаваюшая база), ток в цепи почти в р раз бо.1ыuе
обратноrо КОЛ.1екториorо тока. В даННО\l случае важио то, что З.lесь иа.1Н-
цо условия для ..са\lОllаrревания" траизистора, что \lожет привести к вы,о-
ду из строя траизистора (особенио мощных I'eР\lаииевы ).
S. Kor да траизистор находитC1I под напряжение\l, а ero база сое.lинеиа с Э\lИТ
Tepo\l, ток в цепи очеиь "ал и равен приблизительио обраТНО\l "О.1.1е..,ор-
HO\lY току. ПОЭТО\lУ можно принять, что цепь Ко.'1.1е,,-ТОР-Э\lиттер запер1 а.
126
.811
'- .
'rрафические характеристики
биnолярноrо транзистора
20.1. Входные статические
характеристики
в схеме с 03
в схеме с ОЗ входные характеристики
выражают laHU('U. IO('nIb 6al(I#IO.'0 ттш
I Б от IIРU.ЮЖ('1I110.'0 .",'жду 6аJOй U
:J.шт",,,'ро." lIаllр.'I:ж:еIlU,'I и ,а (при оп-
ределенном напряжении и 10). Обрати-
те внимание. что порядок индексов
совпадает с положительным на-
правлением тока. поэтому
и ')&== и &.) и и .)К == и 10' Для сня-
тия входных хuрактеристик можно ис-
пользовать схему. данную на рис. 20.1.
rде при помощи потенциометра Р по-
даются различные входные напряже-
ния и измеряются протекающие вход-
ные токи. На этом же рисунке показа-
но. как выrлядят входные характерис-
тики rерманиевоrо и кремниевоrо
транзисторов. Видно. что они похожи
на характеристики диодов. т. е. нход-.
lIые .\"lIрш\nrерu('тUI\U тра" JU('тOPOH 11('-
.lltlleIillbI. При увеличеllИИ KOJIJICKIOpllo-
1 о наllРЯЖСНИЯ ОIIИ ОЧСtlЬ мало c'fc-
щаются вправо. но 'ш практикс 'ПО
смсщение не учитывается. Из рису"ка
видно еще. что в Схсме с ОЗ напряжс-
ние база-эмиттер в rерманиевых тран-
зисторах не превышает 0.4 В. а в
кремниевых не превышает 0.8 В.
Прu "",'НЫШ('IIUU ')IJIUX в.\"одllЫХ IIшrр.'I-
жеllUй пижи. про.\"од.'Iщuе череJ nrplllI-
щ('тор. .\ltJc'ynr (.тать I/('dщrу('тU.IЩ
60,'ЬШll,"U U . IO.'yт "р"в('('ти 1\ lI('и"nран-
1I0('ти.
20.2. Для чеrо ИСПОЛЬ1УЮТСЯ
входные статические
характеристики
Поскольку входная характеристика
транзистора нелинейна. ('.'0 H.\"OtJIlOt.'
('(тротив.'('lIи(' lIе .чв.I,чет('.'I тОЧIIО тrp('-
n p n
Рис. 20.1. Входные статические характеристики в схеме с ОЭ н схе.... ДJUI СНЯТИЯ :JТих хаpdJCТернстиlC
IB. hlkд
300 Ge
250
200
150
100
Е2
50
О 0,2 0.10
si
0,6 U B E.8
127
деЛf!llIlЫ..." а зависит от приложенtlоrо
напряжения и протекающеrо тока. Это
значит, что зависимость входноrо тока
от 8ходноrо напряжения выражается
сложной формулой, неудобной на
практике. Именно поэтому, коrда надо
найти входной ток, протекающий при
данном входном напряжении, исполь-
зуют входную харахтеристиху тран-
зистора. Например, на рис. 20.20 мо-
жем определить, что если в транзисто-
ре МП42Б (он имеет Р==50)напряжение
эмиттер-базаравноО,1 В(точка A),cro
базовый ток 20 мкА, а коллекторный
ток 1. ::::: p/, == 50 . 20 == 1000 МХА ==
IмА; при U'),==O,2 В (точка Б) опреде-
ляем базовый ток 1,== 120 мкА, кол-
лекторный ток будет равен
/K:::::P/)i==50. 120==6000 мкА==6 мА и
т. д. Ту жс характеристику можно ис-
пользовать и в обратном порядкс: для
Toro, чтобы коллекторный ток дaHHoro
транзистора был равен 1 k == 13 мА, ба-
зовый ток должен быть
11( 13
/6:::::-р==so==О,26 тА,
а по характеристике определяем, что
наПРlQКение эмиттер-база должно быть
и ОJБ==О,25 в (точка В). .
По входной характеристике можно
найти вХ(lдllOl.' сопротuвЛellut> триllЗUС-
птри д.'." 11(1(''''0..,1111010 U пepeMellllOlO
тт,а. Обратитс внимание, что в любой
точке вольт-uмпсрной характеристики
одному IIС!1Иllеnному .элементу соот-
ветствует два соrrl"отивления: по по-
стояlltlОМУ rOKY и по персменному току
(диффеreНШШJ1ЫIOС ДИlщмичсское), ко-
торые в обlllе" С!1}ЧJе lpyr с друrом не
СОНllалаЮl. СОIIl"отивлсние по по-
СТОЯIIIIОМУ ,оку ОТlIOСIIТСЯ К постоян-
ной СОСТ<lВJlЯЮЩСn CII' IIUJlU. U по пере-
MCHIIOMY току " IIсрсмеНIIОЙ состав-
ляющей сщ HU.IIU В'О:IIIОС сопротивле-
ние 110 IICI"C\lCllrrO\l) 1 ol\Y особеllНО
ВUЖIIO, "ото\!) Чl О С СI О 11ОМОЩЬЮ про-
извод" rся СОI Jlш:ов.IIIIIС отдельных
ТРUII1ИС I орных Сl YIICIIcR.
ДJIИ IШХОЖДСII"И ('tтPtllт'R.'('III1." "'1
ntl('"т,.""т.II1' то,,"... н lа"ной точке ис-
ПОЛЬ1уется 1<11'011 '0\1&1.
12М
ЖБ.МД
0,3
0.2
0.1
О
0.1 0.2 UЭБ,6
о)
I Б ,to4A
Аи
А&с... : ;;т-
0,2
... ...
0,1 МП'26
о
0,1 Ц2
)
UЭБ,В
Рис. 20.2. а) BXOAHaJI статичссlCaJI хаpanepнсти-
ка В схеме с 03; 6) определен не BXOAНOro сопро-
ТМВJ1еНИII тр3нзнстора по переменноМ)' току в
точке Б
и
. R .'==1'
Например, входное сопротивление по
постоянному току транзистора М П42Б
8 точке А (рис. 20.2а) равно
U... 0,1
R ...== == ==s кОм.
1... 20.10 6
Таким же образом находим, что в точ-
ке Б оно равно 1600 Ом, а в точке B
1 кОм.
Для нахождения ('опротив.,еllиJI по
переменному току в данной точке ис-
пользуется т. н. закон Ома в дифферен-
циальной формс
и
Ru == Ы .
. ')1С l.' И I оБО11r.rЧ.IIОI малыс IIрира-
ЩСIIIIЯ II.ШРЯЖСllltя 1I 'ОК.I около .1,"'-
IЮЙ 10'IKII. Hallpll\'I\:p. IШЙ,lС\.I COllpO
1118,ICIIIIC 110 IIСрС\.IСIIIЮ\IУ 1 оку ТОI О ЖС
С.' \ЮI t) 1 p.III ШС 1 ор., 8 той ЖС 1 оч КС Б
(pIlC. O. ,;). ДЛЯ )101 О за.ЩС\1 СЛС.1}Ю-
ЩИС \.I.I.lhIC IIрир.IIЦС\lИЯ (lШII 1 РИХОR"'I
IIЫЙ 1 РСУ' олыlltк):
и == 0.225 0.175 0.05 8.
М == 160 60 == 100 ,"кА.
TOI.1a COllpOIIIR.ICIIIIC 110 IICPC\ICIIlIO
"у 10KY К IОЧКС Б БУ,lСI
и 0.05
R Io== 500 0\.1.
М 100. 10 "
НаIЮ\.lIlИ\.I. '110 СОllРОIИ8ЛСIIИС 110 110-
С I оя 11110 \.1 У 1 оку ')1 01 О ЖС 1 раltlИС 1 ора
н 1 ОЙ ЖС IОЧКС было I Ы)() 0\.1.
ПУIС\.I IIO)lOбll"'Х кы'IItСЛСIIIIЙ мож-
110 IШЙ I И. Ч 1 О COllpO 1118ЛСIIИС 110 IICPC-
\1 С 111 10 \.1 У 1 оку '101 О "'С 1 рШI'IИС1 ор.1 Н
IОЧКС А Р,IНIЮ 4 1'0\.1. а 8 10ЧКС В
400 0\.1,
8 'Jаl\JIЮЧСllИС МОЖIIO ска1а 1 Ь. Ч I О
11 \ (/(JI/Ol' ('01/1'01111/11 /('1/111' 1111'(1// т( 11101''' 110
1/1'1'1' 1/('/11/0 1/ l' lIIт.Т 1(/(11/('11111 0111 IIhll;I'"I/-
1/11/; 1',,;'01/(''; точки, 111 ('. ""11 ;,,; /hЩ(' 1/
1110"'(' ,;(/1'" ( 11.//1 "'0./, /(''''11101''') тю
"('I/ЫI/(' . ПраКIИl\а IIOKa'lhIHaCI. '110 н
CXC\.IC С О,) COllpO IИНJIСIIИС 06""1110 01
50() 0\.1 )10 5 1'0..,.
20.3. Входные статические
характеристики
в cxe\le с общей базой
В :по.., случае входные Хdрактеристики
ВЫР,lжают J(/1I1/( II.I/Щ IIIh ),l/lIlIIт('P/IO,'O
11/0"'" 1) 011/ 111'11 10,)1("('11110<'0 .I/('.ж'ду
J 1/1/11111/1'1'0.1/ 11 (;(1111/; 1/(11/1"1.)#«('11//'1 (1IРИ
0IlрС.1СЛСННО\.l н..пряжении U ",,).
ДЛЯ СНЯ1ИЯ пких Х<lр<lКТСрИСТИК
\ЮЖIIO ИСllOЛЬЮRать CXC\.Iy. пока1<1Н-
"ую H<I рИС, 20.3. Н.. :по" же рисунке
Iюка1а'IЫ ВХОД\lые характеристики rep-
""'IИСRОI о И КРС\1нисвоrо тр..Н1ИСТО-
ров. Ви"нlO. что они ПОХОЖИ н.. вход-
ныс xapaK СРИС I ИI\И В CXC\.Ie с ОЗ. но
И\.lСЮl Л8а СУЩССТВСItIIЫХ р..зличия. Во-
IICpHbIX. ЗЛССЬ при увсличснии КОЛЛСI\-
10рlЮIО щшряжения Х<lР<lктсрисrики
С\.IСl1t.1Ю 1 ся 8ЛС80. З1 О с..,ещеllИС "ало.
и и\.l IIpaK IИЧССКИ IIрснсбрСI ают. Во-
HIOpbIX. ')..,ИllСРНЫЙ ток HaMHOlo
БОJlhllIС б<l10801 О. IIO')ТО\.lУ ..,аСШ1 аб то-
ка 110 ОСИ ОР)lИllа r дру' ОЙ.
8ХО)lIIЫС характсрис 1 ИКИ в схеме с
ОБ ИСlIOJII,'JУЮ1СЯ для Оllрелсления ТСХ
ЖС 8СЛИЧИН. Ч1 О И В CXC\.Ie с О,) (СВЯ1Ь
МСЖ.1У I ) и U )h. R н, . R н, ). Следует.
OJlllaKO. IIO)lЧСРКН) 1 ь. ч 1 О IIрИ одних И
ICX ЖС IIаllРЯЖСllИЯХ (наllрИ\.lСр.
0.1 0,4 В 8 1 СР\.l,lItисвых И 0.4 0.8 В
н КРС\.IIIИСНЫХ rраН1ИС 1 орах) 11\'(/('/10('
(О"'IOIII/Ш /('1/1/(' ( \('1/'" ( ОБ J//(/Чllт(' /h/Ю
РII\: 20 3 Bxo....lII c СТ,IIИЧL'СКИС Хdрdктеристики в схеме с ОБ и схе...ы д.1Я снятНЯ лих Хdрdктеристик
ч Псr1L08С IU.IIII . 1'-1 11'" I 1('1( I Р'IIИКС
Iэ,мА
30
Ge
Si
2S
20
1S
10
5
о
0,2
0,1.
0,6
Uэв
1 9
IJ(,мA
IБ. о
U OCT
Рис. 20,4. Выходные стаТИЧССlCИе хараперИСТНlCн в схеме с ОЭ н схемы МII СНIlТИII этнх XdрактеристиlC
8 Uэк, В
.\I('lIыи(', Ч('.II Н ('.\"('.\1(' (' ОЭ, при ';)/1/0.11
0110. p(lJy.lle('/I/(''<I, JaHII(,'III' от НЫОРШIIIOl;
раооч(''; точки. Практика показывает.
что в схеме с ОБ входное сопротивле-
ние по переменному току чаще вcero
имеет Зllачения от 10 до 100 Ом.
20.4. Выходные статические
характеристики
биполярноrо транзистора
в схеме с 03
В этом случае выходные характеристи-
ки выр ,ж"ют шни('и.ll0('ть "О.l.Iе"тор-
110,'0 то"" I к 0/1/ ны.\"одllО,'О """Р,"Ж('IIи."
и )к (1IРИ определенном базовом токе
11;). Для снятия этих характеристик
можно использовать схему, показан-
ную на рис. 20.4. На этом же рисунке
IIокаЗ<lНО семейство выходных характе-
ристик транзистора МП42Б. rде каж-
дuя из них соответствует определенно-
му току бuзы. Выходные характеристи-
ки трuнзистора тоже нелинейны. Осо-
бенность их состоит В том, что при ма-
лых напряжениях (не более 0.4+0.8 В)
коллекторный ток растет быстро, по-
сле чеrо он практически не зависит от
коллекторноrо напряжения (xapaK e
ристики почти rоризонтальные), а за-
130
висит только от базовоrо тока. Друrи-
ми слова и. если пожелаем увеличить
коллекторный ток данноrо транзисто-
ра. то добиться этоrо можно IIе уне.llI-
Ч('II/1('.II "O.I.f('"mOP"O,'O щтр..,ж(,,,,t.". "
('д'III('тН('IIIЮ "Н('.IlIчеll/l('.II оа J(ЖО,'О тО-
"а. В этой Особенности НUДО хорошо
разобраться. т. к. она подтверждает,
что коллекторный ток действительно
"управляется" не с выхода. а со ВХОД...
20.5. Для чеrо ИСПОЛЬ1УЮТСЯ
выходные статические
характеристики
Выходные характеристики дают коли-
чествеllllУЮ связь между трем" основ-
IIbl.WII величиllами транзистора: током
базы, током коллектора и коллектор-
ным напряжением. Выходное сопро-
тивление транзистора тоже нелинейно,
т. е. зависимость выходноrо тока от
выходноrо напряжения выражается до-
вольно сложной формулой. Поэтому
для нахождения этой величины и здесь
используем выходные характеристики
транзистора. Например, по рис. 20.50
можно определить, что при коллектор-
ном напряжении 4,5 В и базовом токе
40 мкА (точка li) коллекторный ток
аз мп" 26 Rfjbl)( -
100MkA IK.....A t.IK
10 10
80MkA
8 в
БОмkА
б б
I,O....kA 6
1, t.IK
1 20....kA
2 ( I 2
,д IБ - О
L
О 1, б Uкэ,В О Uкэ. В
о) б)
PIIc. 20.S. а) в ТОЧКil.Х А, Б и В ко.т.1екторное Нdпряжение неизменно 4.S В. а КО.1Лекторный ТОК раз.1ичен;
б) опредс:.1ение выходноrо СОПРОТИВ.1ения трdН3ИСТОрd по переменному току в точке Б
будет 4,5 мА. Точно так же можно оп-
ределить, что при коллекторном на-
пряжении 4,5 В для TOrO, чтобы проте-
кал коллекторный ток 8 мА (точка В),
необходим ток базы в 80 мкА.
По выходным характеристикам
можно найти выходllое сопротив./el/ие
траllзuстора д./!' постОЯllllOlО u пере-
.wel/llO O токов. Выходное сопротивле-
ние транзистора по переменному току
особенно важно, поскольку на ero ос-
нове происходит СОlласованuе отдель-
ных транзuсторных ступеней. На-
пример, сопротивление по постоянн
му току В точке Б (рис. 20.5а) будет
иметь значение:
R и 4,5 1 кОм.
Б 7 45.1O "
Сопротивление по переменному T
ку В той же точке можно найти по зако-
ну Ома, задавая соответствующие при-
ращ ния (рис. 20.56), rде
и 7 3 4 В; M 4,5----4,4 O,l мА,
и, таким образом, получаем
!:;.и 4
RБ 40кОм.
--А/ 0,1. 10 \
Выходное сопротивление транзис-
тора как по постоянному, так и по пе-
ременному току си./ыlO завuсuт от
8ыбраllllOй рабочей точкu. Практика по-
казывает, что выходное сопротивление
по переменному току в схеме с ОЗ
обычно имеет значения от 20 до 50
кОм.
20.6. Выходные статические
характеристики
биполярноrо транзистора
в схеме с ОБ
В данном случае характеристики выра-
жают завUСU.wость Ko.l.IeKmOpllOIO тока
/к от выходllО О lIапряжеIlU.'1 и БII. (при
определенном эмиттерном токе /).
Для их снятия можно использовать
схему, показанную на рис. 20.6. На
этом же ри унке показано семейство
8ыодньlхx хаl-'актеристик транзистора
МП42Б. Виднu, что они похожи на
выходные характеристики в схеме с
ОЗ, но имеют два существенных раз-
личия. Во-первых, здесь коллекторный
ток протекает даже и тоrда, коrда кол-
лекторное напряжение равно нулю.
Причина в том, что источник тока на-
ходится в цепи эмиттера. Во-вторых,
здесь выходные характеристики более
rоризонтальны, чем в схеме с ОЗ, т. е.
здесь выходllое сопротив./еlIие ОО.Iьше.
И действительно, практика пока-
I I
Ik'мA
12
10
10
Mr1I.26
06
.....&......
1 О
I E - 2..,.
IкБО " lIэ- О
6 t 8 U&K в
Рис. 206. Выходные СТdтические ХilРilктеристики
в схе...е с ОБ и схемы JL1Я снятия ')ТИХ XdPdКYC:-
ристик
зывает. что выходное сопротивление
по пере",енному току транзистора в
схеме с ОБ чаще Bcero имеет величину
от 500 кОм до 2 МОм.
20.7. Статические
характеристики
пря\tой передачи по току
Эти характеристики представляют со-
бой С8.ЧЗЬ .wежду входllЫ," и выходllЫ W
п1m.:O,W. Следовательно. в схеме с ОЗ
они определяют связь между I Б И I ,,"'
(это коэффициент 13), а в схеме с ОБ
между I/( и 1) (это коэффициент а).
IJ2
II(.IIAA
МПl.2
5
I КБО
Ik. t.4A
з
.&.11(
d.=
.&.Iэ
з
lэ,IIAД
б)
Рис. 207. СТdтические ХdРdктеристики "РЯ"'ОИ
псреДdЧИ по току в CXCMdX С 03 и ОБ
Обе упомянутые харюаеристики тран-
зистора МП42Б даны на рис. 20.7.
20.8. Статические
характеристики обратной
передачи по иапряжению
Они выражают rрафичсскую связь
между входны", и выходны", напряже-
ния",и транзистоrа. И поскольку
выходное напряжение оказывает сл..-
бое влияние на входное. эти xapdHe-
ристики почти rоrюонтальны
(рис. 20.8).
UЭБ,В МПl.2Б UЗБ,В
0,20 80 0,20
/60
0,15 ,О 0.15
20
0,10 ОЗ IБ - O kA 0.10
0.05 ОР5 ОБ
, ,
о 2 , 6 8 Uзк. Б О 2 1. 6 8 UБК'В
01 б)
Рис. 208 СТdТИЧССКllе ХdрdКТСрИСТИКИ оБРdТНОЙ псреДdЧИ 110 IldпряжеllИЮ в схс...е с О"Э и ОБ
20.9. Полные статические
характеристики
биполярных транзисторов
Упомянутые четыре вида характерис-
тик транзисторов можно изобразить
на одном чертеже. В этом случае
масштабы величин любых двух сосед-
них характеристик одинаковы. Это соз-
дает большое удобство при переносе
рабочей точки с одной характеристики
на друrую ДЛЯ быстроrо определения
токов и напряжений. На рис. 20.9 пока-
заны полные статические характерис-
тики транзистора МП42Б.
Рис 209, ПО.1ные СТdтические ХdРdктеристики биполярноrо трdН3ИСТОрd
16,r.4kA
80 60
I\( .мА
,
20MIcA
16 OMkA
10 15 20 -uкэ.в
'\
16 - ONkA
0.20
20
,о
60
&о
-u 6э , в
IJJ
зt\nо \\.\"1'Е\
1. rрафические хара "Теристики выражают связь \fежду напряжеНИЯ\fИ и то-
ками В траНЗIIСТОре. Оии делают ЯВ.'lения Har ляднымн и дают ВОЗ\fОЖНОСТЬ
быстро И леrко определить величину )тнх напряжеиий и токов. По ним
лerко находятся входное и выходное сопротив"lения траНЗlfстора по пере-
меииому току, важиые для соrласовання отдельных транзисторных ступе-
ией.
2. Входные характеристики определяют связь между входны", напряже-
иие\f и ВХОДИЫ\f током. ПО ИН\f видно, что в нормалЬИО\f с.lучае иапряже-
ние база-)\fиттер в rеР\fаииевых транзисторах (независимо от схемы соедн-
неиия с ОЗ, ОБ или ОК) равио 0,1 +0,4 В. а в кремниевых 0,4+0,8 В.
Подача больших напряжений может привести к иеДОПУСТН\fО боЛЬШИ\f то-
кам через транзистор и ВОЗ\fОЖИОМУ ПОВре",кдению.
3. Выходные характеристики выражают связь между ВЫХОДНЫ'" напряже-
нне", и ВЫХОДИЫМ TOKO\f. ПО НН'" ВИДНО, что при коллекторных иапряже-
инях БОЛЬШНХ, чем 0,4+0,8 В, коллекторный ток практнчески не зависнт
от коллекториоrо иапряжения, а завнснт ТОЛЬКО от тока бi13Ы. Зто еще раз
подтверждает, что значительный ток кол.lеh."Тора управ"lиется \fаЛ \f то-
ко'" базы.
134
",
(1;:',.: -r
.'<-J tr.
. ,......!> t;;:
.:
Анализ элеКТРОНRЪIХ схем
21.1. Почему используются
СИИУСОИДЫ
При исследовании работы усили-
тельных каскадов обычно подают на
вход синусоидальное колебание и на-
блюдают явления во время положи-
тельноrо и отрицательноrо полуперио-
дов. И тут же возникает вопрос: ведь
при передаче речи и музыки напряже-
ния и токи имеют сложную форму? Не
создае'1 ли мы для усилителей "неес-
тественную обстановку", Kor да иссле-
дуем их с помощью синусоидальных
сиrналов?
М ы уже знае'1 (см. рис. 12.8), что
соrласно теореме Фуры: даже и самое
сложное периодическое колебание мож-
но разложить на сумму множества си-
нусоидальных колебаний. Они на-
зываются i'аР.I,fОlluч('скими и образуют
частОПIllЫЙ t"п('Kтp опреде леllllOU шир/r
IIЫ. Так что. ec.lU усилитель хорошо
.1'( U.lUHa('III /I(.'СКО 'ЬКО Оl/р('дt.'леllllЫХ час-
тот (п('ктра (вк.lючите.lыlo и самую
IIUJI.:УЮ и (а,I,fУЮ ны('окую) , то. очевид-
но. он хорошо усиливает и самое слож-
ное колебание.
21.2. Постояниая И переменная
составляющие
в п. 13 1 было упомянуто, что во время
работы на различных участках элект-
ронных Схем действуют одllовременно
постою",ые и перемеllllые ltапряжеltиJl.
В результате в цепях протекает однов-
ременно пОС'"'оянный и переменный ток
или, как еще rоворится, постоютаJl и
пepe,l,fellllaJl составЛJlющие. Д"lЯ тorо,
чтобы правильно ра1ОбратЬCR в дейст-
вии Э.lектронных схем, абсолютно необ-
ХОДН'10 разrраиичить обе эти состав-
ляющне. В связи С этим необходимо
знать, что:
1. При отсутствии сиrнала (звука) в
цепи: батарея Е уrольный микрофон
М сопротивление R (рис. 21.1) np
текает постоянный микрофонный ток
11010' На обоих концах резистора R об-
разуется падение напряжения по n
стоянному току и R". но блаrодаря на-
личию конденсатора С на выходе нет
напряжения.
2. При наличии сиrнала (звука) в
цепи Е М R (рис. 21.1) протекает
Рис, 21 1 Пt>СIt'ИIIIIЫС и IICPC"ClIIlblC СОС"ldВ,lяющие rOKOB и Нdllряжениll в цеllИ МИКрофоНd
U bIX
Нет зЬуkа
Ecmb зЬуk
135
a
о) '
............... ПОСmoRlo41оЮА coanaЬ.о.яlOЩOA
...,...,..,..., Переtwle++ЮR cocmoЬЛЯIOW,OЯ
С
R H
61
+
Рис. 21.2. а) обший ток в цепи состоит из постоянной и пс:рс:менной составляюших; б) конденc.JТОр не
nponYCKdeт ПОСТОЯННУЮ составляющую и через R н протекает только IIC\,!\:MClllldM СIIСI,18,IМЮЩ,IЯ
микрофонный ток, состоящий из п
стоянной составляющей I 1010 И перемен-
ной составляющей с амплитудой I loIт ,
На обоих концах сопротивления R
образуется падение напряжения, coc
тоящее из постоянной составляющей
и R" и переменной составляющей с амп-
литудой и RI". Через конденсатор пр
ходит переменная составляющая и по
является на выходе, причем ее ампли-
туда зависит от величины Х с и R Н'
3. Большая часть сложных колеба-
ний состоит из постоянной и перемен-
ной составляющих (рис. 21.2а). Они
MorYT быть разделены с помощью кон-
денсатора (рис. 21.26). Перемеlll'аll сос-
тавляющая IIвЛllетСII 1I0сителе.W ин-
формации (речь, музыка и пр,) и имен-
но она усиливается отдельными каска-
дами.
4. Источник постоянной состав-
ляющей батарея (источни" пита-
ния), в то время как источник перемен-
tlой составляющей микрофон, Mar-
нитофонная rоловка, транзистор и пр.
5, Для переменной составляющей
батарея (источник тока) представляет
собой короткое за.wыкаllие. И действи-
тельно, все батареи питания, а таК"'АСе
выход каждоrо выпрямителя тока шун-
. тируются конденсатором большой ем-
кости.
/J6
21.3. Полярность напряжеиий
и токов
в электронных схемах
При анализе электронных Схем особен-
но важно знать полярности напряже-
ния и тока. Начинающие любители
электроники очень часто встречают за-
труднения в связи с тем, что в цепи
протекают одновременно как постоян-
ные, так и переменные составляющие.
Поэтому следует знать, что:
1. Напряжения в различных точках
элеh.,РОННЫХ схем измеряют относи-
тельно общеrо проводника (шасси).
2. При протекании тока через дан-
ный резистор точка, в которую ток
"входит", имеет более высокий потен-
циал, чем точка, через которую он
"выходит" (см. рис. 4.5).
3. за положительное направление
тока в замкнутых цепях схемы при ни-
мается условно одно направление,
выбранное предварительно. Если на-
правление реальных токов совпадает с
условно выбранным, то они положи-
тельны, а если противоположно они
отрицательны.
4, При отсутствии сиrнала в цепях
существует только постоянная состав-
ляющая напряжения и тока. КЬrда
проверяем при помощи вольтметра и
а)
6)
Io
Е
Рис. 21 3. а). ) ПОЛЯРНОСТЬ постоянноil состав-
ляюшеil
амперметра режим данной схемы, то
мы измеряем именно постоянную сос-
тавляющую. Для данной схемы поляр-
ность и направление постоянной сос-
тавляющей во время работы остаются
неизменными.
S. При наличии сиrнала в цепях по-
является переменная составляющая.
Она непрерывно изменяется, а именно;
в один полупериод она имеет одну по-
лярность и направление, а в следую-
щий друrую.
На рис. 21.30 и б показаны цепи, со-
держащие только постоянную состав-
ляющую. Здесь и в последующих схе-
мах за положительную полярность
выбрано направление по часовой
стрелке. Под ними на основании упо-
мянутоrо правила даны rрафики токов
и полярность напряжений в точках о и
б.
....а рис. 21.4 показана цепь, содер-
жащая только переменную составляю-
щую. Под схемами начерчены rрафики
а)
6)
' !А
"" 1.
'
".
"" "" 1
Рис. 21.4. а). б) ПО.1ЯРНОСТЬ пере"енноil COCТdB-
ляюшей
токов и дана полярность напряжений в
точках о и б в один и друrой полупе-
риод.
На рис. 21.5 показана цепь, содер-
жащая одновременно и постоянную и
переменную составляющие, причем по-
стоянная составляющая положи-
тельна. И здесь начерчены rрафики то-
ков и обозначена полярность напряже-
ний в точках о и б.
Обратите внимание на то, что в
один полупериод постоянная и пере-
менная составляющие имеют одно на-
правление, блаrодаря чему абсолютное
значение токов и напряжений возрас-
тает. В друrой полупериод постоянная
и переменная составляющие И'1еют
противоположное направление, блаrо-
даря чему абсолютная величина токов
и напряжений уменьшается. На
рис. 21.6 показана та же цепь, однако
ее постоянная составляющая отрица-
тельна.
IJ7
а)
6)
PIIc 21 S а). б) ПОЛllрНОСТИ ПОСТО ННОЙ и "ере-
мен ной сост..аЛlIЮWИХ ТОК.. и и"пр жени а ТОЧ-
К"Х .. И б
злп оМ \\\t\1'f.\
а)
Рис 21 6. а). б) пол рности посто нной и пере-
мснной сОСТd...111юwиХ при оБР,IТНОМ аIC.1ючении
ИСТОЧНИКd ток..
1. Hec\lOTplll на то, что реальнwе 38У И И\lеют сложный характер, при ИСС.lе-
ДОlаиии усилите.lей ИСПОЛloзуем сииусоидальные олебания. Поступае\l
Ta , ПОС ОЛIo у любое сдожное периодичес ое о.lебание состоит из опреде-
.1eHHoro оличестlа сннусоидальных олебаний, Ha3WBae\lWX rар\lоии а\lИ.
2. При ОТСУТСТIНИ сиrН3J1а 8 цепях .'IIобой cxe\lw существует толlo О постояи-
иая соста8Ляющая. При настрой е и ре\lоите cxe\lbl \lW И3\1ерие\l \lИЛ.1иа\l-
nep\leTpo\l и 10.1IoT\leTpo\l И\lеиио постоянную соста8ЛЯЮЩУЮ напряжеНИIII
и To a. во 8pe\llll работw cxe\lw иапраВ,.1ение постояниой составляющей не
И1\1еНlllеТСIII и оБУСЛО lеио толlo О источии а\lИ питаИИIII.
3. При Н8.1ИЧИИ сиrН8.1а I цепях сущестlУЮТ одновре\lеино постояннаlll и пере-
\lеииая составляющие, при ЭТО\l в одии по.1упериод они И\lеют одно направ-
леиие и СУ\l\lИРУЮТCIII, а 8 дрyrой противоположное направление и аычи-
таются.
... Источни и To a (они Iсerда WУНТИроlанw ондеисаТОро\l бо.1ЬWОЙ e\l oc-
ти) представляют собой OpoT oe за\lы ание Д,,1111 пере\lеиной соста lИЮ-
щей. Это означает, что Д"lЯ пере\lенной состав"lиющей "плюс.. и "\lHHYC"
.1юбой cxe\lw за\l НУТW иа орот о.
I X
, ..:,+...
"Ч: ...
\0.: &7,,}
. .
)
. Биполярный транзистор
в роли линейноrо усялитсля
22.1. Общие сведеиия
В 19 rлаве Mlor 8ЫIIСНИЛИ, что устройст-
80 Я8ляется усилителем тоrда, коrда
мощность, полученная на ero 81о1ходе,
больше мощности. поданной на вход,
причем, разумеется, увеличение мощ-
ности происходит за счет источника то-
ка. При помощи траНЗИСТОр08 можно
конструироватlo раЗЛИЧНlolе 8ИДlo1 элект-
ронных усилителей, но наиболее широ-
кое применение на практике находят
.rul/еЙI/Ы )'CU.1Uт .,U (они работают 8
т. н. усилител ном классе А). В них пс-
ре"dенныЙ ВIoIХОДНОЙ сиrнал (хот,. и
MHoroKpaTHo увеличеннlo1Й по мощнос-
ти) должен иметlo ту же форму, что и
входной (рис. 22.1). Или, как r080рит-
ЛUI-leUIoI.JIj
уcuлum@ль
J
ся, между 8ЫХОДНЫМ и 8ХОДНЫМ сиrна-
лом должна сущест80ватIo линейнаll за-
ВИСИМОСТIo (отсюда и их название: ли-
неЙНlorе усилители).
22.2. Траизистор 8 роли
усилителя
Длll Toro, чтобlol конкретно nOHIITlo, как
усиливает транзистор, рассмотрим схе-
му, данную на рис. 22.20, 8 которой 8
коллекторную цen .ключено IIаlрУЗОЧ-
I/O сопротutlЛ /lU R == 2 кОм. На од-
ном число.ом примере покажем, что
"dОЩНОСТIo (наПРllжение и ток) перемен-
ной состаВЛllющей на наrрузке БОЛloше,
Лuн@QI-fЫU
ycuлu ь
PIIc 22 1 Хорошиll УСИ.1ите.1 не ДО.,,,,ен изме",IТ" форму усили...емоrо сиrнoIJI"
чем МОЩНОСТIo (наПРllжение и ток) на
.ходе.
Сначала рассмотрим схему, данную
на рис. 22.20. Здесь база транзистора
соединена с эмиттером (/6'==0), блаrо-
дарll чему при отсутствии сиrнала
транзистор заКРlorт и / К:::::О, (Для про-
стоты пренебреrаем ничтожно MaJ1IoIM
током /10/(') Сопротивление коллек-
тор-эмиттер любоrо заКРlo1тоrо тран-
зистора .елико, примерно 0,1 + 1
МОм. Блarодар'l этому почти асе
наПР'lжение батареи деЙСТ8Ует меж-
ду коллектором и эмиттером
(и 10:::::9 В), а падение напр"жени" на
резисторе почти ра8НО нулю (и :::::O).
Если теперь от источника перемен-
Horo тока Е I (рис. 22.2 б) подадим на
139
р =100
Iк:::: О
IБ o
+ Е2
98
URI::Q
а)
р -100
11(-1мА
+ Е2
IБ 10MkA
98
UI(Э -78
+
Е,
0,508
б)
Рис 222 а) при отсутстаии ток.. 6dЗlol ТРdНЗИСТОР з..перт (коллекторнloIЙ ток не протекает). при ЭТОМ
кол.1еКТОРllое н"пр жение почти р..ано Н"ПР Ао.ению пит"ни . 6) при определенном токе 6..1101 тр"нзистор
OTKplolT (1IpoTeK"C:Т опредс:.леннloIЙ КОЛ.1екторнloIЙ ток). при 1ТОМ коллекторное напря..кение меНIoШе H.mpll-
..кени ПИТ..НИII
вход напряжение 0,50 В, то оно 8lоrзо-
вет сравнительно малlorй базовый ток
I == 10 мкА. (Это можно устаН08ИТIo
по входной характеристике транзисто-
ра). Поскольку выбраННlorй транзистор
имеет р == 100, из ero OCHolHoro свойст-
ва следует, что коллекторнlo.Й ток ра-
вен I K::::pl == 10010== 1000 мкА==
I мА. Этот ток на СОПРОТИ8лении
R образует падение напрежения
UR==IKR== 1.10 3.2.(0)==2 В, а напря-
жение коллектор-эмиттер будет
U Iп == Е ] U If == 9 2 == 7 В (рис. 22.26).
Теперь на 8ХОД этой cxeMW 8КЛЮ-
чим reHepaTop, который будет произ-
водитlo синусоидальные колебания с
аМI1ЛИТУДОЙ Ur ==20 мВ, и проследим
ЗU ее работой
а) Положительный полупериод (рис.
22.30). В этом случае наПР'lжение re-
нератора будет cy.w.wиpOBombCII с на-
пряжением источника тока Е 1, И на уп-
равляющий переход транзистора будет
деЙСТIоватlo напр"жение
Рис 22 3 а) ао apeM положитс:.л ноrо полуперио reHep"Top" 6..lОаlolЙ ток ЮЗрdСТ"С:Т Это приюдит
к УКJlичению КОЛJlеКТОРНОIО ток.. и к умен шению КОЛJlекторноrо Нdпр"жени". 6) ю apeM отрица-
теJlЬНО' о IIОJlу"ериод.. reHepHop" 6..зовloIЙ ток умен ш..ется Это приюдит к умен шению коллекторно-
ro ток.. и уаCJIичеllИЮ коллекторноrо н"пр"жени"
n = 100 11( = ',l.мА Р -100
I к = О,бt.tA
}и . -2,88 + UR ',28
Е2 Е2
)и...6,28 98 98
UCE-7,8B
r r
140
и П и Е1+и r O,5+0,02 O,52 В. Ба-
ЗОВlorй ток увеличится до J == 1,4 мкА
(это видно из 8ХОДНОЙ характеристи-
ки), и коллекторный ток будет
J K P! == 100.14== 1400 мкА== 1,4 мА.
Этот ток образует на сопрОТИ8лении R
падение напряжеНИII U ==JA.R
== 1.4 10 12.10\ 2.8 В. а напряжение
коллеКТОР-Э"tИттер будет и А.") == E
J"R 9 2.8 6.2 В
б. Отрицате.'1IоНЫЙ полупериод
(рис. 22 3б). В этом случае напр"жение
reHepaTopa буд т tlычитатЬСJf из на-
пр"жени" источника тока Е,. а на
управляющий переход транзистора
будет действовать напряжение
и n -= и t.I и r== 0,50 0,02 == 0.48 В.
От этоrо ток базlo1 умеНIoШИТСII до
I Б ==6 мкА (устанаВЛИ8аем по 8ХОДНОЙ
Хdрактеристике), и коллекторный ток
будетJк==РJ ==100. 6==600 мкА ==
0.6 мА. Этот ток создаст на сопротив-
лении R падение напр"жени"
U ==JK.R O,6.LO ).2.10)==I,2 В,
а напряжение коллеКТОJrэмиттер будет
и ю == Е 1 J к' R == 9 1,2 == 7,8 В.
Если сравнитlo оба СОСТОЯНИII, дан-
ные на рис. 22.3, с ИСХОДНIoIМ COCТOII-
нием cxeMIo', данном на рис. 22.2б,
можно сделатlo следующие 8Ы80ДIo':
1. При ОТСУТСТ8ИИ сиrнала напр"-
жение на упра8Лllющем переходе тран-
зистора 0,50 В, а базовlo'Й ток ра8ен
10 мкА. Коллекторнlo'Й ток равен
1 мА, падение напр"жени" на Harpy-
зочном СОПРОТИ8лении равно 2 В, а на-
пр"жение на коллекторе 7 В.
2. При подаче 8ходноrо сиrнала с
амплитудой 20 мВ переменнаll соста8-
Лllющаll баЗ080rо тока имеет амплиту-
ду 4 мкА, а амплитуда коллекторноrо
тока равна 0.4 мА. СлеД08ательно,
коэффициент YCu./ HUJf по току этой
ступени равен
J.""
К/ J.,
0.4. 10 1
4.10 ..
100 раз.
f' При подаче сиrнала падение на-
пр"жени" на наrрузочном СОПРОТИ8ле-
нии ра8НО падению напр"жени" на
транзисторе (80 СКОЛloко раз У8еличи-
8аеТСII и , 80 столько раз умеНloшаетСII
и ю и обратно). Именно оно Я8ЛllетСII
81о.ХОДНЫМ сиrналом каскада и 8 дан-
ном случае имеет амплитуду 0,8 В. И
поскольку 8ХОДНОЙ сиrнал имеет амп-
литуду 20 мВ, то КО 'Jффици нт ycи,, -
ни." по напрJfж нию буд т
и.." 0,8
К == == ==40 раз.
м и., 20. 10 1
4. ПОСКОЛloку МОЩНОСТIo I18ЛllеТСII
ПРОИЗ8едением напряжения и тока,
коеффици нт YCи.' Hи.. по мощности
этоrо каскада равен
К ,==К МК ,==40. 100==4000 раз.
22.3. Рабочая точка
транзнстора
Длll Toro, чтобlo1 траизистор выполнял
РОЛIo усилитеЛII, он долж н быть пlr
Cmatl./ H tI соотtlетстtlующий р жим по
пOCmOJfHHOMY току и тоrда можно по-
даТIo на Hero 8ХОДНОЙ сиrнал. OCH08HIo1e
8еЛИЧИНIo1, характеризующие режим п
cтoIIHoro тока, следующие:
1. Напряженне ynрааляющеrо пере-
хода 8 ре" и"е покоя. НаЗIo.ааеТСII еще
базоtlЫ.W см щ ни .w и обознача тСJf
и Эм или и &"Jn (здесlo и далее "п" озна-
чает покой).
1. Базовый ток ПОКОII J "',. Очевидно,
он за8ИСИТ от 81о.бранноrо смещеНИII
базlo. и &"Jп' и обе эти величинlo1 опреде-
ЛIIЮТ т. н. рабочую точку транзистора
на ero 8ХОДНОЙ характеристике
(рис. 22.4).
3. Коллеh.-ТОРНЫЙ ток ПОКОII 1"/1' Как
мы уже знаем, ero величина 8 р раз
БОЛloше начальноrо тока базlo1.
... Коллекторное напряжение ПОКОII
иИ/l' Оно не должно бlo.ТIo меНloше
0.8 1 В. т. К. из рис. 20.4 8ИДНО, что
при оченlo маЛIoIХ напр"жени"х баЗ08ЫЙ
ток не упра8Лllет коллекторнlo1М (ха-
рактеристики СЛИ8аЮТСII 8 одну ли-
нию), т. е. транзистор перестает бытlo
усилителем. Обе последние 8еличинIo1
(! Кп И и Юп) определяют рабочую точ'.\у
141
n p n kphlool 6w" mpalUucmop p n p ИрWCIIolU Ь.(j mра зuсmор
1&,..kA
60 6а3ОЪО. cмeщeнue 60
U'.n
1,0 ,О
20 20
О 0.2 о.' 0,6 (JБЭ.В О 0.1 0.2 0.3 UЭБ.В
Рис 224. р..боча" точка на аходиоil хар..ктернстике опредс:л етс б..зоаwм н"пр :t.ение... смешеllЮI U Б)"
Н бdзоаlolМ 10KO... 1,,,
1Iа tlыход1lЫХ xapaKт pиcтиKax mpa1l
зистора (рис. 22.5а).
Сразу надо подчеркнуть, что при
Рис. 22.5. а) р..боч.. точка на аwходиоil х"рак-
тернстике определ"с:тс коллекторнwм HanplDt.e-
ннем tJК" 1 и КО.lдектор"ым током IK". б) р.lбо-
чую точку MO:t.IIO аlolбрdТ и ПО четырем СТdтиче-
ским ХdРdКТСРИСТНКdМ
IK,мA
РаБОЧQ!l
mочkа
О 2
а)
6 - U кэ ,В
10
I Б : O..k А
6 -UКЭ.В
l '" - 20""kA
UБЭ,В
142
данном режиме по nOCТOIIHHOMY току
тратистор U.w m од1lУ рабочую точ-
ку. котора" мож т быть изображ 1Iа
и.Щ 1Iа tlход1l0Й U.lU 1Iа tlыход1l0Й харак-
тepиcтиK (а также и на осталЬНlo,х ха-
рактеристиках). Это об"'"сн"етс" те".!.
что Вlo,шеУПОМIIНУТlorе четыре величины
и Юп, 1 w" 1 Кп И и КЭп не MorYT бытlo про-
ИЗ80ЛЬНЫМИ. а СВllзаны между собой.
На практике (например, в справоч-
никах) рабочаll точка чаще 8cero за-
даеТСII посреДСТ80М коллекторноrо то-
ка 1 Кп И коллекторноrо напр"жени"
и КЭп'
На рис. 22.5б на 8ЫХОДНЫХ характе-
ристиках изображена рабочаll точка А.
СООТ8етствующаll 1 Io.п == I мА и
и КЭп== 4.5 В. Проектируем эту точку
на осталЬНlo,е характеристики. ПО
входной характеристике опредеЛllем,
чтобlor иметь 1 Кп == I мА, надо. чтобы
1 м == 20 мкА. а ДЛЯ этоrо транзистор
должен иметlo напр"жение смещеНИII
и JM==0.15 В.
22.4. Почему важен
выбор рабочей точкн?
Прави.IЬ1lЫЙ tlыбор рабоч й точки .',tI-
ля тс" од1lи.W из ca.wblx tlаж1lЫХ .WO." 1I-
mOtl tI работ с тра"зистОР"Ы.wи cX .wa
.WU. Причинlo1 этоrо следующие.
При подаче определенноrо Hanpll-
жеНИII смещения и Эм (или при проте-
КdНИИ определенноrо тока базlo' 1 м) оп-
редеЛllетСII рабочаll точка на 8ХОДНОЙ
16
!Бп {
UЭ6п I r l I UЭ6
: t I "ЭБ
16
l к
I K t::: pI 6
характеристике, тем самым onpeдe
ЛllеТСII и Н:1ЧалIoНIo.Й коллекторнlo'Й ток
Рис. 226 Рdбоч.." точк" и.t аходкой х..""ктс:ристике аwбраиа п""аил ио
Ри.:. 22 7. а) при аlolбр.tиной иким обр"зом Р"-
бочсй точке можио )'сили"'т бс:3 иск..жеиий
тол ко М""loIе сиrН....'IoI; б) при иком аwборе Р"-
бочей точки б..зоаwй (или КОЛJJекториwй) ток ОТ.
IIОСИТс:., ио бол wой
k K
А ......
IБn
r, '
': . 1" nh
'
r: u t
"
t
1,
I/U!. При подаче аходноrо сиrнала на-
пр"жение упрааЛllющеrо перехода ста-
ноаИТСII то больше, то меНloше, а раб
чаll точка Д8ижетСII а промежутке меж-
ду точками I и 2 (рис. 22.6) и саоими
проеКЦИIIМИ на ОСIo ординаты аычерчи-
аает амплитуды I мr переменной coc
1.
иlJ
Рис. 22 11 В р..бочей точке Б крутизиа тр"нзисто-
Р" боЛloWе крутизиw а точке А
тааЛllющей тока базы. На этом же ри-
сунке показан и коллекторнlo'Й ток n
КОII I/U! и амплитуда I кт ero перемен-
ной соста8ЛJlЮщей (обратите аиима-
ние, что они . р раз
143
БОЛloше, ПОСКОЛloку масштабы 1 к и 1 6
различны).
Входна" характеристика транзист
ра нелинейна, блаrодар" чему ее кру-
тUЗllа раз./UЧllа lIа раЗЛUЧIIЫХ участках.
Поэтому, если аloJбратlo друrую раб
чую точку, то один и тот же пере мен-
ный аходной сиrнал аызоает перемен-
нwй базоаwй (или коллекторный)
ток с амплитудой дрyrой аеличинw
(рис. 22.7). На первый азrляд кажетс",
что Bcer да аыrоднее аыбрать рабочую
точку в правой части рабочей характе-
ристики (точка Бна рис. 22.7), rде кру-
тизна транзистора больше. Однако,
при большем начальном базовом (кол-
лекторном) токе входное сопротивле-
ние транзистора уменьшаетс"
(см. т. 21.3), а это оченlo аажно, по-
скольку нарастает lIаZРУЗОЧIIО соnро-
mutl./ellue по nepe.wellllOMY току nре-
дыдущеzо каскада и приаодит к
уменьшению усиления.
Выбор рабочей точки находитс" а
тесной зависимости от амплитуды уси-
лиааемоrо сиrнала. Например, рабочая
точка А (рис.22,8а) выбрана правильно
3AnOMl\"if..
при условии, что сиrнал мал. а то аре-
м" как при большом сиrнале (ero амп-
литуда больше посто"нной состаал"ю-
щей) получаютс" ис.кажени". На
рис. 22 86 рабочая точка Б выбрана
прааильно дл" большоrо сиrнала, а то
арсм" как при малом сиrнале этот ре-
жим неэкономичен и, кроме Toro, аход-
ное сопротивление будет маЛIoJМ" На
практике (если нет каких-нибудь спе-
циальных требований) а маЛОМОЩНlorх
транзисторных линейных усилител"х
очень часто рекомендуется рабоча"
точка 1 Кп== 1 мА И и IOп== 1 3 В, при-
чем усилительный каскад имеет опти-
мальные пара метры (коэффициент уси-
ления, входное сопротиаление и пр.). В
этом режиме и при ИСПОЛloзовании
транзистороа с == 100 150 можно п
лучин K"==50 100, K,==100 150 и
К р == 2000 -'-- 6000.
В р"де случаеа транзистор ИСПОЛIo-
зуетс" а качестве нелинейноrо усили-
теля, т. е. Вlorходной сиrнал отличаетс"
по форме от входноrо. В связи с этим
различаем несколько классоа усилени".
Практически этоrо мы добиваемся
именно путем выбора рабочей точки.
1. В .1инейных )'силитеЛIIХ (усилители, работающие а т. н. уси.lите..1ЬНО\l ре--
ЖИ\lе К.lасса А), вwхо;tной пере\lеннwй сиrнал, даже и уае.lиченнwй ао "НО-
ro раз по мощности, должен H\leTIo ту же са\lУЮ фОр\lУ, что и аходной.
2. д.l11 Toro, чтобw транзнстор Mor усн.lиват", он должеи бытlo поставлеи .
опреде.lенный реЖИ\l по ПОСТОЯННО\lУ току И.1И, как rоворится, e\lY надо
обеспечнтlo соответствующую рабочую точку. Практически это осу-
щеста.lяется подачей определенноrо С\lещеНИtl, т. е. 06еспеЧИRается про-
хожденне опреде.lенноrо базовоrо тока ПОКОII. О са\lОЙ рабочей точке
обwчно cYДJIТ по коллеh.-ТОРНО\lУ току ПОКОII 1"" и коллеКТОРНО\lУ напря-
женню ПОКОII и" 1".
3. На праКТИке . \lалО\lОЩНЫХ .1ннейнwх уси.lите.1ЯХ (еслн нет cneUHa.1IoHWX
требованнй) часто реКО\lендуетCtI рабочаll точка I Ка== 1 "А и
и" ),,== 1 +3 В, ДОl" которой пара\lетрw усн.lите.'1lоноrо каскада (коэффи-
циент усн.lения, аходное СОПРОТН..lение и пр.) ОПТИ\lа.1IоНЫ.
... В HeKOTOpW1( случаях траизистор ИСПОЛloзуетCtI как НeJJинейный уси.lите.llо.
. которо" фОр\lа awXO;tHOro nepe\leHHOrO сиrнала ОТ.lичается от фОр\lW
aXo;tHoro (наПРИ\lер, K.laccw усилення АВ. В, С и пр.) Это достиrается
аwБОРО\l подходящей рабочей точкн.
144
r ",
1
Схемы для обеспечения
выбранной рабочей точки
транзисторных предварительных каскадов
23. t. Общие сведения
Ha-.t уже известно, что важнейшими ис-
точниками электрических сиrнало. 11.-
ЛЯЮТСII микрофоны, электрические
мембранlo', маrнитофонные rоловки,
rrрие-.tные ШПСllllhl и пр. Нdпряжение.
получаемое от этих источников, оченlo
мало (ПрИ-.tерно от 10 мкВ до 100 мВ)
и ДЛII Toro. чтобы сработал rpoMKoro-
воритель, оно должно быть усилено.
ДЛII этоrо ИСПОЛIoЗУЮТСII электронные
усилители. которые обlorчно состоят из
нескольких каскадов (ступеней). Пер-
.Iore несколько ступеней .0 .сех усили-
телях называЮТСII предварителыl.wи,' и
в них сиrнал сравнительно мал (при-
мерно от 100 мкВ до 0,5 В). Послед-
ний каскад . любом усилителе на-
зы.аеТСII ныходllЫМ (или усилителем
мощности), и . нем напряжение сиrна-
ла имеет значительную величину (при-
мерно от 1 В до 10 В).
Перед тем. как усили.ать, каждый
каскад должен бытlo настроен на опре-
деленный режим по постоянному току
и ТОЛloко тоrда следует пода.атlo сиr-
нал. В этой rла.е кратко рассмотрим
cxeMlor. предназначенные для обеспече-
НИII режима по постоянному току (т. е.
рабочей точки) предварительных ка-
скадо..
OCHoBHIo.e требоваНИII к любой схе-
ме. обеспечи.ающей рабочую точку
транзистора. следующие:
1. Схема должна питаТIoСII от одно-
ro источника тока.
2 Должно бытlo обеспечено соот-
ветствующее напр"жение смещеНИII,
т е необходимый начальный ток базы,
lfI Пt,,8W(' 111'" и . ('d 1М" " II rOII"-':С'
3 Должна бытlo обеспечена соот-
.етствующая цепь ДЛII nepeMeHHoro
входноrо сиrнала, чтобы он Mor .оз-
действоватlo на управляющий эмиттер-
ный переход.
В 19 rлаве уПО-.tиналось, что одной
из основных особенностей любоrо
транзисторноrо каскада II.ЛllеТСII ero
температурная стабильность. С учетом
этоrо схемы для обеспечеНИII рабочей
точки транзистора бlorвают нестабили-
зированнlo/МИ и стабилизиро.анными.
23. 2. Схема с фнксированным
напряженнем
Из рис 23.1 .идно, что эта схема со-
держит небольшое количество элемен-
то.. Тонкими ЛИНИIIМИ обозначен ПУТIo
базовоrо тока ПОКОII 1 м и . р раз
большеrо коллекторноrо тока ПОКОII
1 "..
3десlo .ыбор необходимой рабочей
точки прОИЗ.ОДИТСII подбором соот-
.етствующеrо сопротивлеНИII R /. Чем
меНloше это сопроти.ление, тем
БОЛloше базо.ый (коллекторнlo'Й) на-
чальный ток. Поскольку сопроти.ле-
ние по nOCТOIIHHOMY току упра.ляюще-
ro перехода HaMHoro меНloше значеНИII
R /. ДЛII определеНИII .еличины послед-
Hero можно ИСПОЛloзоватlo формулу
ре
R /== I кn . (23.1)
Лриl'tlер 23.1. Какое значение долж-
но иметь сопроти.ление R /, если тран-
зистор имеет р == 80 и Е == 6 В, а
145
" p "
с,
O----J
Е
#O 1 Бn
p n p
0-1
+ Е
Рис. 23 I Нес,..би.1изироt.i\llld схема обеспечени базоаоrо топ а рабочей точке
.ыбранный коллеКТОРНlolЙ ток поко"
равен I к. == I мА.
Подставл"ем данные. формулу (23 1):
E 80 . 6
R ,== == ==480 KO'd.
I K " I.IO
На рис, 23.2 ПОК.lзан ПУТIo входноrо
nepeMeHHoro тока (при наличии 8ХОД-
но.о сиrнала), КОТОРlorй протекает че-
рез управл"ющий переход транзисто-
ра. Значение конденсатора С I .Iolби-
рается так, чтобы дл" .ходноrо сиrна-
ла самой низкой частоты емкостное
сопротивление Х с' было значительно
меньше сопроти.лени" упра.л"ющеrо
перехода по переменному току. На том
же рисунке показан .IoIХОДНОЙ перемен-
ный ток, rенериро.анный транзисто-
ро".! и . раз болloШИЙ, че'd .ходной.
Здесlo конденсаторы С 1 И С J .Iorби-
раютс" д.остаточно болIoШИМИ, так что
практически предста.л"ют короткое
заМlo1кание дл" этоrо тока. Обратите
.нимание, что .ыходной перемеННlolЙ
ток раз.ет.л"етс" по коллекторному
;опротиалению R к и R "и (здес R н обо-
значено .ходное сопроти.ление еле-
ду.ощеrо каскада по переменному то-
ку), т. е. ДЛ" переменной соста.л"ющей
R к и R н соединенlo1 параллелloНО. Та-
ким образом, наrрузочным сопроти.-
лением транзистора для постоянной
соста.л"ющей "8л"етс" R к, а Harpy-
зочное сопротивление ДЛ" переменной
соста.л"ющей R '" ра.но
R K . R H
R '" == . (23.2)
R к+ R н
И ПОСКОЛIoКУ усиление транзистор-
Horo каскада тем БОЛloше, чем БОЛloше
ero наrpузочное сопроти.ление по пе-
ременному току, "сно, что .ходное соп-
роти.ление следующеrо каскада не
должно быть малым. Например. если
R к==4 кОм, а R ,,== I кОм, то R'" ==800
"-Poofl
Рис. 23.2 Цепи. по котор...... протекает аходкой пс:рс:меннwА ток и усилеинwй пс:ремеНIIWЙ twходкой ток
n-p
146
СЭ
p n p
.. Е
] +
о) бl
Рис 233. а) цепи перемеllиоrо ток.. 110 ахuдиой и аlolХОДНОЙ цеl1ЯХ. б) ПрdктичесlШЙ способ опреде,lеии
нс:обходимwх ЭИdчениi! бdЭОllOrо рс:3ИСТОрd
Ом. Однако, если R".==4 кОм, а
R н == 4 кОм,то R.... == 2 кОм и усиле-
ние будет почти а 2:5 раза больше.
Исход" из аlo1шесказанноrо, значе-
ние коллекторноrо сопротивлени"
ВIo.бираетс" (в за8ИСИМОСТИ от напря-
жени" питани" Е) чаще acero от 1 до
6 кО".!; при этом надо следитlo, чтобы
коллекторное напр"жение и Юн было
не менее 1 2 В.
Одна из раЗН08идностей рассмот-
ренной выше cxeMIo' дана на рис. 23.30.
Разница здесь а том, что входной сиr-
нал подаете" посредством трансфор-
маторноЙ С8"ЗИ.
На рис. 23.36 показан один практи-
ческий способ определени" необходи-
мой аеличины баЗ080rо сопротивлени"
R,. Потенциометр имеет значение
1 МОм и с ero помощью устанавли-
ааетс" коллекторный ток 1 мА, а соп-
ротиаление R== 10 кОм предохрани-
тельное. После этоrо омметром изме-
р"етс" значение потенциометра и на
ero место припаиваетс" необходимое
базовое сопротивление.
23.3. Схема с параллельной
отрицательной
обратной связью
Эта схема очень похожа на только что
рассмотренную, только здесь базовое
сопрОТИ8ление подсоедннено ие к ис-
точнику тока, а к коллектору
(рис. 23.4). Путе!'.-: TaKoro соединени"
получаетс" т. наз. отрицат .rы/.'f 06-
рапща" С/J.'IЗЬ, котора" улучшает темпе-
ратурную стабилloНОСТЬ каскада. И
деЙСТ8ительно, если по каl\ой-либо
причине коллекторный ток поко" на-
чнет У8еличиватьс", падение напр"же-
ния на R к будет увеличиватьс", а кол-
лекторное напр"жение и /() начнет
уменьшатьс" по абсолютной 8еличине.
Это ПРИ8едет к уменьшению тока базы
(баЗО8а" цепь будет питатьс" из точки
с меньшим напряжением) и ВIo.зоает
соотаетстаенно уменьшение коллек-
TopHoro тока. Если коллекторный ток
поко" начнет умеНloшатloC", то "алени"
протекают а обратном напраалении и
ПО"8л"етс" тенденци" к ero увеличе-
нию.
Значение базовоrо СОПРОТИ8лени"
может бытlo определено по формуле
E R ,,1 "н
R , . (23 3)
l/(н
ПрН\fСр 13.1. Найти значение R,
(рис. 23.4), если Е==9 В, R ,,==3 кОм,
1 "н== 1 мА; == 100.
Подставл"ем данные в формулу (23.3):
E R,J"" 9 3 1Q1.1.10 J
R, == . == } .100 ==
l/(н 1.10
== 600 кОм.
В этой схеме коллекторное сопро-
тивление тоже выбираетс" (в зависи-
мости от питания Е) обычно от 1 до
147
+ Е
rис. 23 4 Цепи, по KOTOpWM протекает баэоаlolll и коллекториlolЙ ток а схеме с Пdрd.тЛС:Л IIОЙ ОТРИЦd
тeJI"HoII обра1ll0Й саll3 Ю
6 кОм, причем коллекторное напр"же-
ние не должно бытlo менее 1 2 В.
23.4. Схема с последовательной
отрнцательной
обратной связью
Эта схема (рис. 23.5) на практике ис-
ПОЛloзуетс" чаще Bcero, поскольку она
обсспеЧИ8ает наилучшую температу
иую стабильностlo. Здесlo напр"жение
смещени" транзистора обеспеЧИ8аетс"
делителем RI R 2 И эмиттерным сопро-
ТИ8лением R ). Кроме Toro, эмиттерное
СОПРОТИ8ление обеспеЧИ8ает и отрица-
ТСЛloную обратную С8"ЗЬ, котора" улуч-
шает температурную стабилloНОСТIo ка-
скада. В режиме по ко" здесlo протекают
три тока: ток через делителlo J р, ток
базы J ., коллеКТОРНlolЙ ток J К.' Напр"-
жение смещени" транзистора U &Э. ра8-
но разности между падением напряже-
ни" на R 2 и падением напряжения на R э,
Т.е. U П"J. == U I{} U I{Э' В нормальном
режиме падеrlИе напряжения Hd R
должно БЫI Ь всеrДd больше Пdдения
напряжения 11<1 R) в rСР\1.II/ИСВЫХ TpdH-
lllCTopax ПрИ\1ерllO Ila 0.1 0.4 В. d В
кремниевых на 0.4 0.8 В
Значение сопротивления R J выби-
раетс" обычно от 500 Ом до 5 кОм,
приче\1. при больших значени"х темпе-
ратурна" стабильностlo каскада лучше.
Конденсатор С J должен иметlo до-
статочно большую емкость, т. к. через
Hero проходит как входной, так и
8ЫХОДНОЙ переменный сиrнал
(рис. 236), и для них он должен иметь
ничтожно малое СОПРОТИ8ление.
lок через дели It:ЛIo 81оlбираетс"
обычно 8 2..:..10 раз больше тока поко"
базы J М' при этом большие значени"
рекомендуютс", если необходимо обес-
rис. 23.5. Цепи, по KOTOpWM протекает базоаwi! и кол.1еКТОРНIoIII ток а схеме с пос.1едоа..,с:.1 lIоlI отриц,,-
тел"ноII обра1ll011 сао ю
;
1
148
.:Jt
{!
Рис 2 6 ЦСIIII. 110 KOI0I'I.I" IlpoICK.ICI IICPC"CII-
III.IЙ .хО....lюй И .I.IХОДIЮИ ТОК
печитlo наилучшую температурную ста-
бильностlo. Чаще Bccro R, == 10 кОм
100 кОм, а R 2==3 KOM 20 кОм.
СОПРОТИ8ление R к чаще вcero
имеет значение 1 кОм..... 6 кОм, а кол-
лекторное напр"жение и кэ. 80 8сех
случаllХ не должно бытlo меньше
1 2 В.
Следует еще доба8ИТЬ, что на-
стройка cxeMIo1 с целью получеНИII оп-
ределенноrо коллекторноrо тока, осу-
Е
+ б8
o----f
QI
+ Е
128
61
t'ИС 2 7 Вс.IИЧИlld 10lЮII И II.IIII'ЯЖСIIИИ . KOIIK('ICI-
.ой CJ\C"C
щеСТ8ЛяеТСII лучше Bcero подбором
сопротивлеНИII R /.
На рис. 23.7 показанlo' две конкрет-
ные схемы, на которых ДЛII лучшей на-
r ЛIIДНОС1 и обоз на ченlo' токи и наПРllже-
НИII. Втораll схема имеет лучшую тем-
пературную стабильность, чем перваll,
поскольку СОПРОТИ8ление R :) больше.
149
'3 z\ n о \\-\ \t\1'f..
1. Д.1Я TOrO, чтобы усили.аn сиrна.1Ы, любой каскад должен бwтlo обеспечен
соотвеТCТllующи\t реЖН\lО\l по ПОСТОЯННО\l) току, т. е. транзнстор должен
И\lетlo праВII.1ЬНО вwбранную рабочую точку.
2. В .1юбо\l )СИ.lнте.llоно\t каскаде надо обеспечитlo цепlo Д,lЯ nepel'tleHHOrO
8'0.1HOrO CHrH:1.1a с учеТО\l Toro, чтобw \lаКСИ\lальнаll частlo ero действова-
.1а на управ..1ЯЮЩИЙ переход транзистора.
3. В ..-:аЖ..10\l усн.lнте.1ЬНО\l ..-:аскаде ДО.lжна бытlo обеспечена цепlo Д,111 пере-
\1t.'HHoro .ы,,"одноrо сиrнала с учеТО\l Toro, что l'tIаксималloная частlo ero
ДО.lжна действоватlo иа .ХО..1 с.lедующеrо каскада.
4. Каждый Юlскад ..10.1жен И\lетlo хорошую те\lпературную стабн.lIоИocn., т. е.
ИЗ\lенения те\lпературw не ДОЛЖНW СИ.lIоНО ...1ИЯТIo на ero пара\lетры.
S. Каждый предаарите.'1ЬНЫЙ кас..-:ад должен И\lетlo ВОЗ\lОЖНО маКСИ\lальнwй
..-:оэффициент УСИо1еНИII по напр"жению.
6. Все пре..1Rарите.llоные кас..-:адw являются l'tIа.l0\tОЩНЫ\lИ, т. е. ОНИ потреб-
ляют относителloНО \1:1.'10 тока, ПОЭТО\lУ .опрос об увеличении их к. п. Д,
здесlo вообще не возникает.
l fI
i1
f;1:1f1
Схемы выходных каскадов
24.1. Общие сведеиия
Назначение ВIoIХОДНЫХ (оконечных) ка-
скадо. усилива,1o мощностlo полез-
Horo сиrнала ДЛII срабаТIoIваНИII rpoM-
коrоворитеЛII. Позтому Вlolходные ка-
СК.iДЫ называЮТСII еще усилитеЛIIМИ
мощности.
Как уже известно, мощность "в-
ЛllеТСII произведением напр"жени" и
тока (см. фОр\.fулу (4.5». Следова-
тельно, ДЛII получения значительной
мощности необходимо, чтобы произве-
дение тока и напряжеНИII было
большим. (Например, мощность
р == 1 Вт можно получитlo, если U == 2 В
и 1==0,5 А, или если и== 10 В и 1==0,1 А
и т. д). Поэтому .ыходные каскады, .
отличие от предварительных, характе-
РИЗУЮТСII тем, ЧТО. них сиrналlol отно-
сительно большие, т. е. напряжение и
ток имеют значительные .еличины.
Здесь обращаем Ваше .НИМdние на тот
факт, что речlo идет о токе и напряже-
нии не по постоянной составляющей, а
по п pe.иeIllIOMY CUl1/0.'y, т. к. именно
он IIвл"етСII носителем информации.
Важной особенностью выходных
каскадов "lIЛяеТСII их зкономичностlo,
точнее их козффициент полезноrо дей-
СТВИII (к. п. д.). НаПРИ'-lер, если какой-
то выходной каскад потребляет из ис-
точника тока мощность по постоянно-
му току 1 Вт, а отмает в rpoMKor080-
риТt.лlo переменную мощность 0.1 Вт,
то, очевидно, elo к. п. д. будет состав-
ЛIIТIo только 10%. Это оБыIнllетсII тем,
что только 10% потребляемой мощ-
ности ПОД<lеТСII на наrрузку, а ос-
тальные 90% напрасно наrревают
транзисторы, резисторы и пр.
Основные показатели любоrо OK
нечноrо каскада: выходная мощность
по переменному току, отда.аема.. на
наrрузку (в маломощных выходных ка-
скадах она равна десllтка'-l милливатт,
а в мощных десllп;а'-l .атт); полоса
частот (т. е. диапазон между самы\.fИ
НИЗКИ\.fИ и самы'-lИ 8ЫСОКИ'-lИ частота-
ми. которые каскад может усили.ать);
коэффициент полезноrо деЙСТВИII (в
различных схемах он о.5ычно от 100 о
до 70%). Большой к. п. д. можно полу-
читlo только . том случае, если .ыход-
ной каскад соrласован с наrрузкой.
Рассмотрим это подробнее.
24.2. Электрическое
соrласоваиие
В электротехнике часто используем по-
НIIтие lenepamop (источник тока) и 110-
lРУЗКО (потребитель). Например, на
рис. 24.10 батарейка предстаВЛllет со-
бой reHepaTop Постоянноrо тока. а лам-
почка "вл"еТСII наrрузкой. Точно так
же любой усилителloНЫЙ каскад можно
рассматривать как reHepaTop перемен-
Horo тока, а следующнй каскад как ero
наrрузку.
Коrда данный reHcpaTop соединен с
определенной наrрузкой, то основной
.опрос, который при этом .озникает,
это вопрос их COl.1aCOtfa1/UJI. Очень час-
то молодые радиолюбители думают,
что reHepaTop и потребителlo соrла-
СУЮТСII по напр"жению (например, ес-
ли батарейка 4,5 В, то и лампочка дол-
жна бытlo 4,5 В и т. д.). В действи-
тельности, вопрос соrласоваНИII CB
ДИТСII к соотношению между .нутрен-
ним (Вlorходным) сопротивлением reHe-
ратора и сопротивлением наrрузки.
Чтобы оБыIнитIo это, рассмотрим
один ОПIoIТ, который можно проделатlo
саМОСТОIIтельно,
На рис. 24.1 к одной и той же бата-
рейке сначала подключена a.TOM
бильная ла\.fпочка, потом лампочка
ДЛII KapMaHHoro фонарика и, нако-
нец, лампочка ДЛII освещеНИII. На
151
ЛсIwl\O"kа аЬmо oбu.\
НCWI 68/1,0 вт
а
Ла...no""а !II''' kapмo,",,,,ozo
фОloIQpukа 3,58/0,2А
6
Ла..no I<CIkQl\uoo""",,,
2208/ БО 8т
Ь
hc. 24 1. а) Сопротнменне н.rpУЗJ(Н H.MHoro мен ше 8Hyтpc:HHero СОПРОТН"1енн источннк", б) сопро-
тименне н.rpузкн а )........4 раза бол..wе aHyтpc:HHero сопротнменн источннк" ток... ") сопротна. енне
Нlirpузкн H.MHoro бол..wе aHyтpc:HHcro сопротименн нстuчннка
асех трех схемах нанесены токи и на-
пр"жеНЮI, R обозначено СОПРОТИ8ле-
ние лампочки 8 конкретном случае, Р
обозначена МОЩНОСТIo, пода.аема" на
лампочку от батареи. Напомним, что
сопроти.ление лампочки нелинейно,
т. е. не ".л"етс" посто"нной .еличиной,
а за.исит от протекающеrо тока. Этим
опlo1том будет показано, что при соеди-
нении reHepaTopa с потребителем ре-
шающее значение имеет не ТОЛloко
ЭДС reHepaTopa, но и сопроти.ление
потребител". Поэтому С08етуем чита-
тслю оченlo .нимательно ИЗУЧИТIo за.и-
сим ости, предста.леННlo1е на рис. 24.1,
т. к. они лежат. осно.е .сей схемотех-
ники. Результатlo1 этих ОПlo1то. можно
резюмиро.атlo следующим образом.
В первом опlo1те (рис. 24.1 а) сопро-
тиаление потребитсл" HaMHoro меНloше
.HyтpeHHero сопроти.лени" reHepaTO-
ра, Т. е. R« R,. Поэтому напр"жение на
клеммах (выходное напр"жение) значи-
телloНО меньше самой эдс. Кроме то-
ro, ток. цепи относителloНО болloШОЙ, а
МОЩНОСТIo, отда.аема" наrpузке, мала.
Лампочка не светит, ПОСКОЛloку мощ-
н ост 10, пода.аема" на нее, ед.а дости-
raeT 0,088 Вт. Одновременно на .нут-
рением сопротивлении R, выделяется
152
значительна" МОЩНОСТIo (3,9 Вт), кото-
ра" напра('но HarpeBaeT саму батарею.
Мощность, .IoJДел"ема" на наrрузке,
HaMHoro меНloше мощности, выдел"е-
мой на bhytpehhe"-i сопроти.лении ба-
тареи, поэтому кпд системlo' около
2%.
Во втором опыте (рис. 24.1 б) соп-
РОТИliление потребител" Toro же по-
р"дка, что и внутреннее сопротивление
reHepaTopa, т. е. R R ,. Поэтому
.Io.ходное напряжение HeMHoro меньше
ЭДС батареи. Ток. цепи средней .ели-
чины, а МОЩНОСТIo на наrрузке значи-
тел ьна" (р 0.7 Вт), блаrода р" чему
лампочка светит нормально. Мощ-
HOCTIo, .Iorделяема" на .нутреннем соп-
ротивлении батареи, равна 0,2 Вт, т. е.
она значительно меньше мощности на
наrрузке, и при этом кпд около 30%.
В третьем опыте (рис. 24 1/J) сопро-
тивление потребителя значительно
больше BHYTpeHHero сопротивлени" re-
нератора, те. R»R,. ПО)тО"-iУ напр"-
жение на клеммах (выходное напр"же-
ние) почти равно эдс батареи. ТОК в
цепи ОЧСНIo мал. Мощность, выделяе-
ма" на наrрузке, тоже мала (0.17 Вт).
поэтому лампочка не светит. Мощ-
HOCTIo, выделяема" на .нутреннем соп-
ротивлении батареи. очень мала
МukрофоН
[
Рис 242 ЭкаИU,1еитнаll схем.. микрофона
(0,008 Вт), но ПОСКОЛloку и МОЩНОСТIo
наrрузки не больша", кпд систеМlor
мал (около 4.4%).
Из трех опытов становится "сно,
что при различном соотношении меж-
ду внутренним сопротивлением rенерз-
тора и сопротивлением наrрузки,
свойства цепи различные. 3десlo дейст-
вуют следующие закономерности.
1. Если основное требование сос-
тоит в том, чтобlo' данный [енератор
обеспечивал максимальный ток, то
сопротивление наrрузки должно бытlo
во ..,Horo раз меньше BHyтpeHHero соп-
роти.лени" [енератора.
2. Если осно.ное требование сос-
тоит . том, чтобы ПОЛУЧИТIo от данноrо
[енератора максимальную МОЩНОСТIo,
сопротивление наrрузки должно быть
ра.ным .нутреннему сопроти.лению
reHepaTopa.
3. Если основное требо.ание сос-
тоит . то.." чтобы reHepaTop обеспечи-
.ал макси..,алloное напр"жение на
своем .Io.ходе, то сопротивление на-
rрузки должно бlo.ТIo .0 MHoro раз
больше BHYTpeHHero сопротивлени" re-
нератор"
Следует отметин, что при конст-
руировании данноrо усилительноrо ка-
скада специалистw руко.одст.уютс" не
только одним "rлавнlo.М" требо.анием,
а '}читаютс" со мноrи..,и факторами.
Следовате.,IoНО, на практике прибеrают
к определенным компромиссам с уче-
то.., Toro, чтобlo' .се устройст.о имело
оп, и..,аЛIoНIo.е качества.
ЭIcЬufla.t.et.mIolCl"
cxewa wkpoфOlolCl
r........ ... ..,
I I
I I
I I
I I
I I
I
L.... .... J
24.3. Входиое и выходиое сопро--
тивлеиие усилительиых каскадов
Электронные устройст.а обlo.ЧНО сос-
ТО"Т из несколloКИХ усилитеЛIoНlorх ка-
скадо.. Сиrнал, который подаетс" на
усилитель, сначала усили.аетс" neJr
вым каскадом, потом .ToplorM и т. д.,
пока не дойдет до rромкоrо.орител".
При таком положении каждый пре-
дыдущий каскад ".ляетс" reHepaTopoM
следующеrо, а каждый следующир
Шlrрузкой предыдущеrо.
Требовани", пред1tll8л"емwе к раз-
личным каскадам одноrо усилител", не
одинаковы. Так, например, rла.нwм
требованием к пред.арителloНЫМ ка-
скадам ".л"етс" максимальна" отдача
напр"жени" reHepaTopa на наrрузку, .
то .рем" как к .1o.ХОДНIo'М каскадам
rла.ное требо.ание максималloна"
отдача мощности [енератора на на-
rрузку, На практике эти различнwе тре-
БОвани" осущест.л"ютс" путем соот-
.етст.ующеrо подбора .HyтpeHHero
сопроти.лени" reHepaTopa и .ходноrо
сопроти.лени" наrрузки. (Обратите
.нимание, что речlo идет о .ходном и
.Io.ходном сопроти.лении по п p .и 1I-
1I0.иу ток)', т. к. сиrнал, подаваемlo'Й от
одноrо каскада к друrому, перемен-
ный).
Дл" Toro. чтобlo' показатlo, как .аж-
на РОЛIo .ходноrо и .Io.ходноrо сопро-
ти.лени", расс..,отрим один при мер.
Известно, что, коrда на микрофон по-
даетс" з.ук. на ero .Iorходе по".л"етс"
переменное напр"жение. Следо.а-
тельно. микрофон можно предста.итlo
15.1
Пье30ЭА
mрuчесkuu
мukrlОФОI-t
r .., O"...kA
I
I
I
I
I
I
L.... .... ..J
npeg apulТ'eA"H"tU
kackaCl
r .,
I
I
I
I
I
I
I I
L
а)
Рис. 243. а) МИJ(рофОН и уснлител иlolЙ KaCK ие соrл..со8.iИIol; 6) микрофон и уснлитс:.IЫlIoIЙ K"Cк.u
сра.ните"..но хорошо cor:UC08.iHIoI
51
как reHepaTop переменноrо тока с опре-
деленным .нутренним СОПРОТИllле-
ннем. Это показано на рис. 24.2, rде
схема спраllа наЗЫllаетс" экви.алент-
ной схемой микрофона.
После этих раз1t"Сllений можем
рассмотреть конкретную схему с
пьезоэлектрическим микрофоном. Из
практики известно, что обычно он
имеет такие данные: Е== 10 мВ и
R /== 100 кОм. (Обратите .нимание,
что ПloCзоэлектрический микрофон
IiЫСОКООМНIoIЙ). Нас интересует, каково
должно бlolТIo .ходное сопротиnление
пер.оrо усилительноrо каСlo:ада, чтобы
получитlo максимальную отдачу напря-
жения из микрофона . каскад?
В п. 24.2 мы .ыяснили, что дЛЯ T
ro, чтобы получить большое перемен-
ное напр"жение на .ыходе МИlo:рофона,
'1ред.арительный каскад должен иметlo
LОЛIoШое IХОдное СОПРОТИlление. И
действительно, на рис. 24.3а .идно,
что если .ходное сопроти.ление пред-
.арительноrо каскада мало, то микр
фо" отдает этому каскаду малую часть
своей ЭДС, но если пред.аРИТСЛIoНIoIЙ
каскад имеет большое .ходное сопро-
ти.ление (рис. 24.3 6), то микрофон
будет отдааатlo e y сраllнителloНО
большое напр"жеЮlе. При сра.нении
обсих схем из рис. 24.3 .идно, что .0
"тором случае напр"жение, пода.аемое
на каскад, . 80 раз БОЛloше, чем . перо
110М!
Теперlo рассмотрим еще один при-
мер. На рис. 24.40 показан усили-
теЛIoНlolЙ каскад мощности, rде . кол-
лекторную цепь транзистора .ключен
Рис. 24 4. Эк.иu..,еитна схема .IoIAОДНОЙ цепн ТРdизистора и н"rpузки (ТОЛ "О ДЛ перемеllиоil сост.аа-
л,.юшеil)
154
НcRpy.ska
r .... ..,
I
I
1
I J
J .. (
I t
А r
L J
R
Tpalol3UCmOp
r ... .... ...,
I
I
I
I I
I
L............J
а!
Рис 24 S а) аlol"'ОДН" цеп.. тр"нзнстор" не cor.1..coaaH.. с н..rpузкоil. 6) аlolходиаll цеп соr.тасоаана с
Нdrpузкоil
6)
rромкоrОlорителlo, Коrда на IХОД п
даетс" соответСТlУЮЩИЙ сиrнал, тран-
зистор можно предстаlИТlo как reHepa-
тор переменноrо тока с определен н 101 М
Iнутренним СОПРОТИlлением, а rpo -
коrОlорителlo как СОПРОТИlление ero
к.пушки. Это показано на рис. 24.40.
rде схема спраlа назwваеТСII ЭКIИlа-
лентной схемой llo1ХОДНОЙ цепи тран-
зистора по переменному току. Обрати-
те Iнимание, что схема деЙСТIительна
только ДЛII переменной состаlл"ющеи,
ДЛII которой батареll IIlл"еТСII корот-
ки\.! замыканием. Нас интересует, ка-
КОIО должно бlorтlo СОПРОТИlление
rромкоrоворитеЛII, чтобlo' транзистор
отдаlал ему максимальную МОЩНОСТIo?
Как уже ИЗlестно из п. 24.2, чтобы
получить максимальную отдачу мощ-
ности. СОПРОТИlление rромкоrОlорите-
ли должно бlolТIo paBHlolM llo1ХОДНОМУ
(Iнутреннему) СОПРОТИlлению транзис-
тора. ПОСКОЛloку этот 10ПрОС оченlo ва-
жен, остаНОIИМС" на нем подробнее.
СОПРОТИI.lение rро\lкоrоворителя.
Это СОПРОТИlление катушки rpoMKoro-
10ритеЛII по переменному току
(см. рис. 13.3). Практика покаЗWlает,
что если сделатlo катушку с болloШИ
СОПРОТИlлением, то ICII колебатеЛloнаll
систе а станет Тllжелой и это ухудшит
качестlа rромкоrОIОРИТел". Именно
поэтому COBpeMeHHlole rромкоrОlорите-
ли (маЛО ОЩНlolе и мощные) имеют
НИЗКООМНlolе катушки с СОПРОТИlле-
ние 2..:..8 Ом.
Выходное с:опротиа.,ение траНJИСТО-
ра. Это выходное (внутреннее) сопро-
тивление транзистора по переменному
току. Оно зависит от cxeMIo1 соединеНИII
(ОЭ. ОБ. ОК), от lида транзистора
(маломощный, средне ощный мощ-
IIh1Й) И от ero рабочей точки (т е. от
выбранноrо коллекторноrо тока п
1'011). Например, маломощный транзис-
тор П 13А при коллекторном токе п
1'011 1 мА имеет R 1==30 кО\.!. а при
коллекторном токе 5 мА равн"ется
8 кОм. Мощный транзистор П21О при
коллекторном токе по ко" 10 мА имеет
R 1== 1500 Ом, а при коллекторном то-
ке 50 мА 400 Ом.
Из llorшесказанноrо стаНОIИТСII "с-
но. что Iыходное сопротивление тран-
зистора I схеме с ОЭ значителloНО
больше СОПРОТИlлеНИII rромкоrОIiОрИ-
телей. Поэтому, если I коллекторную
цепь транзистора непосреДСТlенно
IКЛЮЧИТIo rромкоrоворителlo (рис.
24.4), то МОЩНОСТIo, отдаваемаll e y,
будет ничтожно мала. Например, если
транзистор маломощный и rpoMKoro-
lорителlo и еет сопротивление
R==4 O , будем иметlo случай. пока-
заННlorй на рис. 24.50. Здесь следует об-
ратитlo Iнимание. что мощность. от да-
lаемаll rромкоrоворителю, равна едва
0,5 мкВт. Если, однако. это у же тран-
зистору обеспечитlo наrрузку 8 кОм
(рис. 24.56). то МОЩНОСТIo. отдаваемаll
rромкоrОlорителю. будет рal,"а 500
мкВт, т. е. I 1000 раз больше! Этот
пример еще раз подrверждает. что ДЛII
155
--Ek
н
а,
--Ek
Рис 246 а) базоаlolll резистор отмечеи заездочкоlI. что означ..ет. что Н)?h.'ИО подобр..,.. ero опwтным
путем; 6) npocтoll способ определеии" знзчеии базоюrо резнстора
41
максималloНОЙ отдачи мощности необ-
ходимо, чтобlo1 наrрузочное сопроти.-
ление было ра.ным .IoIХОДНОМУ conp
тивлению транзистора. Именно по
этой причине rромкоrоворители под-
ключают к .ЫХОДНIo.м каскадам не не-
посредст.енно, а через .lo1ходной
трансформа тор.
24.4. Однотактный
выходной каскад
rлавной особенностью однотактных
выходнlo.Х каскадо. ".л"етс" малый
к. п. д. Поэтому их испольэуют ТОЛloко
при малых МОЩНОСТIIХ, например, до
20 мВт.
Н"пр жеиие Сопротиаление Нс:обходи-
питаии" наушиикоа MIoIII !Соллек-
Ек.В R,OM тор-
HIoIII ток по-
!со"
I К/I. мА
4.5 S()""",,100 10
20()""",,500 5
1 ОО()-....-4()ОО 0.5
6 S()""",,100 8
20()""",,500 4
1 ОО()-....-4()оо 1
9 5(),,,,,,,,100 6
20()""",,500 3
1 ОО()-....-4()ОО 1
156
На рис. 24 ба показана схема oдн
TaKTHoro выходноrо каскада с наушни-
ками. Он может бытlo ИСПОЛloэован .
небольших радиолюбительских прием-
никах. 3десlo сопротивление R. . цепи
баэы обоэначено звездочкой. Это пока-
эы.ает, что точное ero эначение подби-
раеТСII во вреМII работы. Это СОПРОТИ8-
ление опредеЛllет величину коллектор-
Horo тока ПОКОII 1 кlI транзистора. Со
с.оей стороны. необходимый коллек-
торный ток ПОКОII зависит от наПрllже-
ни" батареи питаНИII и сопротивлеНИII
наушников. Именно эти за8ИСИМОСТИ
показаны . таблице. Например, из таб-
лицы .идно, что при питании напряже-
нием б В и ИСПОЛloзовании наушнико.
с сопротивлением 4000 Ом необходн-
МIo.й коллекторнlo'Й ток ПОКОII ра.ен
1 K1I I мА. Практически это можно
получит , если на место базовоrо соп-
ротивлени" .клfOчитlo потенциометр, а
на место. обозначенное крестико'-f.
включить миллиамперметр (рис.
24.66). Настраиваll потенциометр. уста-
на8лив..е"-f необходи"-fУЮ величину кол-
лекторноrо тока. После этоrо изме-
plleM омметром сопротивление потен-
циометра и за\1еНllе"-f ero соответст-
вующим резистором С помощью этой
схемы (рис. 246а) можно получить
8ЫХОДНУЮ мощность 0.1 ..:.. 10 мВт. прн-
чем . ней с успехом может быть испо-
льзован любой маломощный низкочас-
тотный транзистор.
На рис. 24.7а показана проста" схе-
ма маломощноrо 8ыходноrо каскада с
небольшим rромкоrоворителем. Здесlo
8ключение rромкоr080рителя не 118-
ЛllеТСII непосредстаенным, а осу-
ществляетс" через 8ЫХОДНОЙ трансфОJr
матор, чем обеспечиваеТСII хорошее
соrласование между значительным
81оlХОДНЫМ СОПРОТИ8лением транзисто-
ра и небольшим сопротивлением rpoM-
коrоворителя. В результате этоrо
8ыходна" МОЩНОСТIo каскада равна
5 20 мВт. При изrОТ08лении
ТРdнсформатора можно использовать
трансформатор от cтaporo транзистор-
Horo приемника, только намотатlo ero
заново. Данные дл" 81оlходноrо
трансформатора следующие: сечение
маrнитопровода (сердечника)
О,16 О,ЗО см 2, первична" обмотка
800 8ИТК08 /0,07 мм; вторична" об-
мотка 50 ВИТК08/ 0,17 мм. Точнаll
величина баЗ080rо сопротивлеНИII под-
бираеТСII ОПIo1Тным путем уже извест-
ным способом с учетом Toro, что кол-
лекторный ток покоя должен бloIТ..
6 мА. Надо еще добавить, что и здесlo
с успехом можно ИСПОЛloзовать любой
малОМОЩНlorй низкочастотный тран-
зистор.
На рис 24.76 показана более совер-
шенна" схема однотактноrо выходноrо
каскада снебольшим rромкоr080рите-
лем. Здесь использован тот же саМIoIЙ
трансформатор и получаеТСII та же са-
ма" 8ыходнаll МОЩНОСТIo, но ста-
бильность и качество лучше. Сопро-
ТИ8ление резистора R. подбираетс"
ОПЫТНIoIМ путем известным уже спосо-
бом с учетом Toro, чтобы коллеКТОJr
ный ток был 6 мА. В этом выходном
каскаде тоже можно ИСПОЛloзоватlo лю-
бой маломощный низкочастотный
транзистор.
Как уже упоминалОСlo, основной не-
достаток однотактных выходных каска-
Д08 небольшой к. п. д.: примерно
5 20%. И а то 8рем" как при малых
мощност"х это не так уж 8ажно, при
больших мощностях К.П.д и еет пер-
9B
1t9J
с 10,0
МПI.О .1.2
О)
4)
Рнс. 247. а) одиоиКТНloI1I аlolходноlI каскад С
аlolХОДНIoIМ тр"нсформ"тором. б) однотаlCТНloI1I
аlolХОДНОЙ к"ск.ш с аыходным трансформатором
н пос..lедоа"тс:л ной отриц"тс:.1 ноlI обратной
саОltю по посто нному току
8остепенное значение. Например, если
у kakoro-нибуДlo ПРОМlolшленноrо тран-
зисторноrо радиоприемника 81оlХОДНОЙ
каскад однотактный, то ero батареи
оченlo быстро caдllTC" и их надо часто
MeH"TIo. Это об","сн"етс" тем, что
ТОЛloко небольшаll частlo энерrии бата-
:l E 16n I
01 41 ы
рнс 248 и) JJIIYX I.I rIIЫИ IIЫХОJJIЮИ K.... ..д H.....'l:1 .1.11101 11'\11"'. ".. KI110PblC III1JJ..IOI..и 11I'<1111Iю'l'" 'III С СИI ".1-
.1101. й) 11 О.l.lН" и1Iю,IУIII:РнО....01I 01 КРЫIloIС-IСИ Iр.1II1ИС-I(1Р Т:. и Н) 11 С.lс..аУIOЩIIII lю../IIСрIlО.... ОI РыR.IСIСи
1 p.1II1HI:I ор Т/
реи превращается . звук, а осталloная
частlo бесполезно Harpe.aeT ТРdНЗИСТ
plo1, резисторы и пр. Именно поэтому
.WХОДные xacKaдw почти .ссх низко-
частотнlo1Х усилителloНIdX УСТрОЙСТII
.ыполняют по д.ухтактной схеме.
24.5. Двухтактный
трансформаторный
выходной каскад
Особенностlo д.ухтаКТНlorх .IoIХОДНWХ
каскадо. . том, что они имеют сравни-
тельно болloШОЙ к п. д., который на
практике достиrает 60 70%. Одноаре-
мен но с этим их схема сложнее, п
СКОЛIoКУ она содержит два транзистора.
Как аидно из рис. 24.8а, один такой
каскад имеет даа ахода (относительно
шасси), на KOToplo1e подают протиа
фазныс переменные напр"жени". Это
означает, что коrда переменное напр"-
жение на одной базе положителloНО, на-
пряжсние на друrой базе должно бlo1ТIo
отрицательно и обратно. Как MIo1 уаи-
ди далее, эти два протиаофазнlo1Х на-
прs:жения аырабатwааются т. н. фа-
зоинверснlo1М каскадом. Он имеет даа
аыхода (относителloНО шасси) и acerдa
наХОДИТСII перед двухтактнlo1М аыход-
ным каскадоч. Обратите аНИ"dание,
что аlolХОДНОЙ трансформатор даух-
тактных каскадоа имеет среднюю точ-
ку . псрвичной обмотке (рис. 24.8а).
Для Toro, чтобlo1 разобратltCя . ра-
боте двухтактноrо аlo1ходноrо касlCада,
на рис. 2486 показан момент, Korдa на
первый вход дейстаует положителloНое
напряжение (относительно шасси). а на
аторой отрицательное. В этом поло-
Ek
РНС 249 а) Ф..З0инас:РСНIoIII К"СКМ с ТР"НСфоРМdТОРОМ; б) 11 O....HII 1 111. 1 У""'Рн\щ Н1ЧI(" I 110 1O"'"IC,lbIld
относнте.1ЬНО ш"ссн. ,,) а друrой полупернод точк" I ОТрИЦdте.1 Н" относитс:л но W"а.и
o--t
01
15М
41 ыI
МП' 1"
1мА
2. МП'2Б
2мА
""98
i
Рис 24 10 Схем.. МoIJIомощноrо аlolходноrо K"CKdДd аместе с Ф..ЗОИIIIICРСНIol... К..сК.....()...
2""
жении аерхний транзистор заперт, а
нижний oTKplo1.aeтcII, т. е. ТОЛloко через
нижнее плечо протекает ток. В том слу-
чае. коrда на пер.Io1Й .ход действует
отрицательное напр"жение, а на .T
рой .ход положительное (рис.
2 .8/J), нижний транзистор заперт, а
аерхний открыт, т. С. ток протекает
ТОЛloко через "ерхнее плечо Или. короче
ro.opJII, коrда один транзистор OTKplo.T,
дрyrой заперт и обратно. СлеДОllа-
ТСЛloно, одиа полуволна переменноrо
тока . трансформаторе фОРМИРУСТСJII
одним транзистором, а друrаJII полу-
.олна дрyrим. Важнаll особенностlo
схемы заключаетСJII . том, что при от-
сутст.ии .ХОДНlo1х сиrнало. коллеКТОJr
HIo1C токи ПОКОJII обоих транзисторо. от-
носителloНО малы. Следо.ательно, 110
.рем" пауз потребление двухтактноrо
каскада неболloШое и это одна из при-
чин ero экономичности. Второй причи-
ной хорошей экономичности можно
назааn. тот факт, что один транзистор
работает, а дрyrой заперт, т. С. не п
треБЛllет энерrию.
Теперlo рассмотрим одну из наиб
лее распространеннlo1Х схем фазоин-
.epcHoro каскада, показанную на рис.
24.9а. Особенностlo ЗдССIo состоит .
том, что. коллекторную цепlo транзис-
тора .ключен фазоинверснlo'Й
трансформатор. Ero .торичнаJII обмот-
ка имеет средний .ы.од и он соединен
с шасси. Таким образом, фазоин-
8ерсный трансфор атор имеет два
.Io'хода, перемеННIo.е напряжеНИJII на ко-
торых .сеrда наХОДJIIТСII . ПрОТИliофазе.
Это .идно на рис. 24.96, rде 110 .ремя
положитеЛloноrо полупериода reHepa-
тора ТОЧ1Са J положительна относи-
телloНО шасси, а точка 2 отрица-
теЛloна. Во врем" отрицательноrо по-
лупериода reHepaTopa точка J отрица-
ТСЛloна относителloНО шасси, а точка
2 положитеЛloна.
На рис. 24.10 показана конкретна"
схема двух raKTHoro Вlo1ходноrо каскада
"месте с фазоинверснlo'М каскадом. Фа-
зоинвсрсный трансформатор Т", И
.Io.ходной трансформатор Т,.2 можно
купить . маrазине радиоматериало..
Можно их позаимстао.атlo и из старых
траНЗИСТОРНlorх радиоприемнико.. Дан-
HIo.e фазоинверсноrо траНСфОР\1атора
следующие: сечение сердечника
0,16....0,36 см 2; первичнаll обмотка
1200 .итко. /0,07 мм; вторичнаll об-
мотка 240 .итко./ 0,10 мм с 8bIII
дом . середине. Выходной трансфОJr
матор имеет следующие данные: сече-
НИС сердечника 0,2s-......o,36 см 2, пеJr
.ичнаJII обмотка 600 .итков /0.12 мм
с .ыводом . середине; .торичнаll об-
мотка 50 витко. 0.20 мм. Оба
.IoIХОДНЫХ транзистора должны быть
одинакоаыми и иметlo почти одинако-
IIЫЙ коэффициент усиления р. Значе-
ние резистора R I подбираеТСII ОПlorтно
с учетом коллекторноrо тока покоя
159
транзистора Т 1, который должен бытlo
1 мА. То же самое ОТНОСИТСII и К точ-
ному значению резистора R 1 С учетом
Toro, что коллекторные токи поко"
траНЗИСТОР08 Т 2 И Т) должны бытlo
2 мА. rромкоrОJiоритель небольшой и
имеет сопротивление катушки 4 Ом.
При соотвеТСТ8ующем сиrнале на 8ХО-
де 8lо1ходна" МОЩНОСТIo этоrо усилите
ЛII равна 0,1 Вт.
При рассмотрении этой схемы мо-
жет 80ЗНИКНУТlo 80ПрОС, почему сред-
ний 8Ы80Д вторичной обмотки фазоин-
8epcHoro трансформатора не соединен
с шасси непосредственно, а через резис
тор R ,1 Как 8ИДНО из рис. 24 10, 8ели-
чина R ) небольшаll 100 Ом. Поэто-
му падение напр"жени" на нем оченlo
мало (около 0,1 В), т. е. можно счи-
TaTlo, что средняя точка трансформато-
ра деЙСТ8ительно соединена с шасси.
Одновременно с этим падение Hanpll-
жени" около 0,1 В 118ляеТСII не-
большим напряжением смещения ДЛII
Рис 24 11 а) 11 схеме с ОК аходное переменное
Нdпр жснне раcnреДСЛIIСТСII между упраал ю-
шнм переходом н между н..rрузкой. б) перемен-
ное н"пр женне н.. упр....1 юWем переходе на-
MHoro мен ше. чем н.. Нdrрузке
CXN<I С kOAA mopoм
(3Мummер.....'u nofJmopl.lТle"..)
о)
6)
160
обоих траНЗИСТОР08, посреДСТ80М ко-
TOpOrO нелинеЙНlo1е искажеНИII каскада
умеНloшаютс" до минимума.
24.6. Двухтактный
бестрансформаторный
каскад
Трансформаторы об1оеМНIo.е и сра8-
нительно дороrие детали, и их устране-
ние значительно уменьшает стоимость
и 8ее Вlorходных каскад08. Именно по-
этому БОЛЬШИНСТ80 c08peMeHHIo1x
8ЫХОДНЫХ каскадов бестрансформа-
торные.
При устранении 8wходноrо
трансформатора сразу 80зникает 80П-
рос, как же осущестВЛIIТIo соrласование
между небольшим сопротивлением
rромкоr080ритеЛII (4 8 Ом) и сравни-
Рис 24 12 а) а однн полупериод OTкpIolUCТC
тол ко ТР"Н1НСТОР Т2;б) а друrоi! полynернuд
OTKpы",eтc транзнстор TI
о)
6)
аl
Рис. 24.13. а) одни полупериод работает ТОЛ"JCо тр"нзистор Т2, 6) друrоil полупернод работает
тр"нзистор Т,
61
телloНО большим (1..... 10 кОм) аlo/ХОД-
HIoIM сопротиалением транзисторов?
Зтоrо добиааЮТСII, соеДИНIIII аwходнwе
транзисторы по схеме с ОК (эмиттер-
ный повторителlo); а этом случае их
llo/ходное сопротиаление оченlo мало,
примерно IO 100 Ом. 3ДССlo сразу сле-
дует напомнитlo об осноаном "недо-
статкс" cxeMIo/ с ОК, а именно, что она
не усилиаает по напр"жению: т. е. како-
ао входное переменное напр"жение, по-
чти таково ипсременное напр"жение
на аlolходе (на наrрузке). И ПОСКОЛloку
ДЛII получеНИII значительной мощности
аwходное напр"жение должно бwтlo то-
же значительным, это значит, что а
схеме с ОК аходное переменное напр"
жение (а отличие от схемы с ОЗ) долж-
но бытlo относителloНО болloШИМ
примерно I IO В. Зта особенностlo
аажна и ее надо запомнитlo. Она не
протиаоречит сказанному аwше, что
даже и а МОЩНIo/х транзисторах пере-
менное напр"жение между' базой и
эмиттером не может бlotrlo БОЛloше
0,5+0,8 В. В схеме с ОК аходной сиr-
нал действует на упраВЛllющем участ-
ке, ПрОХОДII через наrрузку, т. е. аход-
ной сиrнал распредеЛllеТСII между
участком усилени" и наrрузкой (рис.
24.lla). Например, если переменн /й
аходной сиrнал рааен 5 В, из них 4,5 В
МПI"А
Рис. 24 14 Схем.. бс:стр"нсформ"торноro НИ3КОЧ;lСТОтноrо усилитс:л.
МПI.'А
с,
11 n .we Шd. м . r.&..1ИОl telrl ('IOllИКt
9B
,Феом
ТЭ МПl.26
Т, МПЗ8А
161
дейст.уют на наrpузку и 0,5 В дейст-
.уют на упраМIIЮЩИЙ участок
(рис. 24.116). Сейчас уже "сно, что ДЛJl
запусха бестрансформаторнwx .ыход-
ных каскадо. ну..кны значнтеЛloнwе пе-
ременные .ходные напр"жеНИJl, т. е. пе-
ред нимн должнw БWТ10 ХОТJI бw
однн .... дп предаарителloНWХ каскада.
Теперlo остаНО.ИМСJl на .опросе об
устранении фазоинаерсноrо трансфор-
матора, ОСНО.НaJI задача KOToporo сос-
тоит . обеспечении даух проти.офаз-
ных наПРllжений. Этот трансформатор
может быт.. устранен, если .wбраn.
.ыходные транзисторw с проти.опо-
ложной ПрО.ОДНМОСТloю, т. е. однн дол-
жен бwт" типа n-р-n, а дрyrой .... типа
p-n p, . то .рем" как нх осталloнwе па-
раметры (мощиOCТlt, коэффициент усн-
лени" , и пр.) должнw бытlo одннако-
.ымн. Подобраннwе таким образом
дп транзистора назwuютс" КОМпАе-
меllтарllОЙ парой или транзнсторами с
ооnолнителWlОЙ симметрией. Важней-
ша" особенност.. TaKoro .wходноrо ка-
скада состоит . том, ЧТО он упраал.tт-
n не д.ум" сиrналами . ПРОТИ.офазс,
а ТОЛloко одним сиrналом, т. е. он
имеет ТОЛloко однн .ход. Это показано
на рис. 24. 12, rде при положнтелloном
.ходном сиrнале (.ходной переменнwй
ток по казан .олнистой линией) от-
крыааСТСJl ТОЛloко нижний транзистор,
т. е. переменнwй коллекторнwй ток
протекает ТОЛloко через нижнее плечо
схемы. При отрицателloНОМ .ходном
сиrнале оmираСТСII ТОЛloко аерхний
транзистор, т. е. переменнwй коллек-
торнwй ток протекает тол"ко через
аерхнее плечо схемы. Такнм образом.
однн полупериод ток через нarpузку
протекает . одном напрамении, а .
no "E\
зл.
следующий полупериод .... . дрyrом.
Недостаток этой схемы . том, ЧТО она
питаСТСII от даух источнико. тока и,
кроме Toro, базw транзисторо. nлаааю-
щие.
Этих недостатко. можно избежатlo .
схеме, данной на рис. 23. 13, rде, кроме
оконечноrо, по казан н предаари
теЛloнwй 1Саскад. ЭДССIo .олнистой ли
нией обозначен .ходной и .wходной ne
ременнwй ток транзистора Т I . пер.wй
н .торой полупериод. Обратите .нима
ние, что .wходной переменнwй ток
транзистора Т I . пер.wй полупериод
открыаает транзистор Т 2 Н . ero кол-
лекторной цепи протекает переменнwй
ток, .wзwааемwй зарllЖеннwм конден-
сатором С 2' При отcyrст.ии сиrнала
кондензатор С 2 заРllжен до напр"же
НИII, pa.Horo поло.ине напр"жени" ис-
точника тока. Во .тором полупериоде
переменнwй ток транзистора Т I от-
крыаает транзистор Т) н . ero коллек
торной цепи протекает переменнwй ток,
.wзааннwй разНОСТloю наПРllжений ис-
точника тока и конденсатора С 2'
На рис. 24.14 показана конкретни
схема НЧ усилител" с бестрансформа-
торным .ыходным каскадом с .ыход-
ной мощнОСТ1О 0,1 Вт. Эначени" резис-
торо. R I И R, подбираЮТСII опытным
путем с учетом Toro, чтобw коллектор-
ные токи транзисторо. Т I И Т 2 бwли
ра.ны 1 мА. Посредст.ом триммер-
потенциометра R. добиааемс" наибо-
лее чистоrо з.ука . усилителе, Т. е. ми-
нималloНWХ нелинейнwх ИСКЮII.'Сний.
Диод Д служит ДЛII температурной ста-
билизации .ыходных транзисторо..
Кроме указаннwх .ыходных транзисто-.
ро., с успехом MOryт бwтlo ИСПОЛloзоаа .
ны следующие пары: rf402Б и rf404Б,
МП38 и МП42 и т. д.
1. Электроииwе устройстаа обwчио cocтOtlТ И:J иесКОЛloких УСИЛИТСЛloнwх каска-
до.. Снrи noдаааемwй к усилителю, пре-..кде acero усилиааетcw перlWМ ка-
скадом, потом .TOpW\I И Т. д., пока не дойдет до rpoмкorоIOРИТ ..
162
2. Основной параметр любоrо усилителloНorо каскада.... ero .ходное и .wходное
сопротналение по переменному току, ПОСКМЬКУ снrнал, который подаетcw от
однorо каскада к дрyrому, переменнwй. ·
3. Важнейшнй IOпрос прн соеднненни отделloНWХ усилнтелloНWХ каскадов.... нх
соrласованне, Т. е. ВWбор соответствующerо соотношениtl Ме'АЩУ ВWХОДНW\I
СОПРОТНlIJJеннем предwдущerо каскада и .ходнwм сопротналением следующе-
1"0 каскада.
.с. Предназначенне ВWХОДНWХ каскадо. .... УСИJIнаатlo мощностlo полезнwх cHrнa
ло. для запуска I"ромкоrо.орителя, поэтому здесlo токн и наПРtlжениtl имеют
боЛloШне значеннSI.
S. Ввнду значителloНОЙ мощностн IWХОДНWХ каскадо. OCHOIHWM требоаанием к
HH\I ЯIIJJSlетcsr ЭКОНО\lНЧНОСТ", т. е. IOзможно ООлloшнй к. п. Д. И ПОСКОЛIoКУ
двухтактная схема нмеет нанболloШНЙ к. п. д., .wходнwе KacKaдw боЛloШинст-
ва cOBpeMeHHWX радноэлектроннwх устройст. IWПОЛиенw по д.ухтактной схе-
ме.
163
ЕЕ
JIаборатория радио бителя
25.1. Общие сведеиия
Радиоэлектроника наука при клад-
на", и ее изучение немloIСЛИМО без прак-
тических заНIIТИЙ. Сущестаует мнение,
что прежде чем на чатlo собиратlo про-
CТlore конструкции, следует предаари-
тельно ознаКОМИТioCII с рllДОМ осноа-
ных теоретических положений электро-
техники, Полупроаодникоа и т. д. Дру-
rие считают, что молодой радиолюби-
телlo может начатlo свою деllтелloНОСТIo
с конструироааНИII ПрОСТlolх устройста
без ознакомлени" с элементарной тео-
рией. С нашей точки зреНИII оба мнеНИII
слишком катеrоричнloI. ОПIoIТ пока-
Зlolвает, что хорошие реЗУЛloтаты полу-
чаЮТСII тоrда, коrда lеОрИII и практика
идут аместе. Поэтому мы рекомендуем
начинающим радиолюбитеЛIIМ одно-
аременно с изучением элементарной
теории ПРИСТУПИТIo к ознакомлению с
различными радиодетал"ми и мате-
риалами и с конструироаанием про-
CТIolX элеl\-ТРОННЫХ устройста. С этой
целloЮ радиолюбителlo должен начатlo
орrанизацию саоей "лаборатории".
3ДССlo имеетСII а аиду не какое-то само-
СТОIIтеЛloное помещение, а уrол комна-
ты, а котором можно поставитlo стол
или еще лучше какой-нибудь старlolЙ
ПИСloменнloIЙ стол с IIщиками ДЛII инст-
рументоа и материалоа.
Перечислим и самые необходимые
Рис. 25 I Пробиое шасси дл. макетоа
........0..00
....0.0.0......
...0000....0.0.
.0000.00.......
00080.0 0е
....000.00..0..
.-.-.-.- о . о . . о . о. . .
.....00000.
164
инструментloI: комбиниро.анный изме-
рительный при бор (ампер-аолIoТ-ОМ-
метр), ИНДУКЦИОННIoIЙ (или оБIoIЧНIoIЙ)
паllЛЬНИК, плоскоrубцы, кусачки, от-
вертки малеНloкаll и среДНIIII, моло-
точек, пинцет, пеРОЧИННlolЙ ножик, но-
Жовка, неБОЛloшаll ручнаll дрель, шило,
сверла различноrо диаметра, тре-
уrолloНИК, НОЖНИЦIol ДЛII резки железа и
пр. А наиболее неоБХОДИМloIе материа-
Лlol следующие: припой, канифолlo, мед-
ный проаод ПЭЛ различноrо диамет-
ра, неизолиро.аННlorй монтаЖНlorй про-
аод, rетинаксоаlolе платки раЗЛИЧНlorх
размеро., ИЗОЛIIЦИОННIo.е трубочки
(кембрик) различноrо диаметра, раз-
ные конденсаторlol, резисторы, потен-
циометры, транзисторы, диоды, ста-
plo.e трансформаторlo' и т. д.
При сборке электроннloIХ устройст.
рекомендуеТСII использоаать пробное
шасси, на котором аlornОЛНllеТСII перво-
начальный монтаж, при этом КОНЦIol
резистороа,диодов,транзистороа, кон-
денсатороа и т. д. не подрезаЮТСII, Та-
кое проб ное шасси показано на
рис. 25.1. Оно предстааЛllет собой re-
тинаксо.ую платку размерами пример-
но 250 х 150 х 3 мм, на которой а шах-
матном пор"дке пробиты отаеРСТИII на
раССТОIIНИИ 15 мм один от друrоrо, .
которых закрепленloI монтажные ушки.
На платке можно просверлитlo и
друrие отвеРСТИII ДЛII закреплеНИII фер-
ритной aHTeHHloI, потенциометроа и пр.
25.2. Батареи и аккумуляторы
Питание различных радиоэлеКТРОННlorх
устройст. осущесталяеТСII от батарей.
аККУМУЛlIТороа и .ЫПРIIмителей.
Батареи это rалыанические эле-
менты, . которых химическаll энерrИII
превращаеТСII . электрическую. Они ис-
пользуютс" однократно и после Toro.
как "с"дут". их замен"ют новыми. На
рис. 25.2 показанlo' наиболее часто
употребл"емые батареи .месте с их
обозначением.
O
RS
RI'ult20
3R12
Рис 252 Рп..1нчнwе аидlol б"тареii
IF22
При ОТСУТСТIИИ потреблен и" (на
"холостом ходу") напр"жение на клем-
мах (полюсах) любой батареи раlНО ее
ЭДС. При наличии потреблен и" напр,,-
жение на клеммах меньше ЭДС. т. к.
имеетс" падение напр"жени" на .нут-
рен нем сопроти.лении (рис. 25.3a .
Эта особенностlo оченlo .ажна ДЛ"
любоrо источника тока и ....ражаетс"
ero наrрузочной характеристикой. На
рис. 25.36 показаны характеристики
идеальноrо источника тока. аккумут.-
тора и плоской батареи. Видно. что
чем больше .нутреннее сопроти.ление.
тем б...стрее умеНloшаетс" напр"жение
на клеммах при у.еличении потребле-
tшmmn't
AkkУ"'УЛflmор о..
боmОрefl 'А" 0,1
+
Рис. 25" МННИ..ТЮРИlolе "ккумул.торw
ни". Следует отметитlo. что .нутреннее
сопроти.ление HO.Io'X батарей ра.но
1 ..:.. 10 Ом. а после употреблен",.
100 500 Ом.
АккумулlIТОр'" IIIЛ"ЮТС" .торич-
н",ми источниками электрической
энерrии. т. е. их надо зар"дитlo; прежде
чем ИСПОЛIoЗОlатlo. На рис. 25.4 пока-
зан ДИСКОI...Й аккумулlIТОр типа HKr
(никеЛIo-кадмиеl...й-rерметический). а
р"дом показана аккумул"торна" бата-
ре". котора" состоит из 7 послеДОlа-
телloНО соединенн",х ДНСКО.Io.Х аккуму-
ЛIIТОРОI.
В зар"женном состо"нии днско....е
аккумул"торы типа HKr имеют напр"-
жение 1.5 В. и по мере разр"жени" 0110
не должно падатlo ниже 1.1 В. Напри-
мер. . зар"женном состо"нии аккуму-
л"торна" батаре" 7 Д .I имеет напр"-
жение 8.75 В. а . разр"женном 7 В.
3ар"дка аккумул"торо. произ.о-
днтс" при помощи соот.етст.ующих
....пр"мителей. а зарlIДНIo.Й ток и .рем"
Рнс 25.3. а) экаНa.JЛенТнаll схема ИСТочниJCa тока; 6) наrpуэоЧНloIе харапернстИl(И раэлИЧНloIх источни-
коа тока
Иanочнuk moko
r ... ...... ... ....,
I +
I
I
I
I
I
I
L ...J
о)
)(
CI
6
1
,
::J
:r
i 2
а.
U,B
Иg н lIj uсmОЧlo4uk moko Е:. 6 В, R I = О
АkkУМУl\яmор - б8 . RI - 0,01л.
tSOftIo
E-,.Ss
О 0,2
б)
О,, 0,6 0.8 1,0 1,2
ПоmР@&\Я@М"JU mok
I,A
165
зар"дки укаЗW8аетс" заlодом-изrото-
Iителем.
25.3. Сетевые трансформаторы
Сете8ые трансформаторw "IЛ"ЮТС"
состаlНОЙ частloЮ почти каждоrо
электронноrо УСТРОЙСТlа. питающеrо-
С" от электросети. Радиолюбители
обwчно не 110купают rOTolwx
трансформаТОРОl, а на,.,атwвают их
сами, ИСПОЛloзу" подход"щий ма, ни-
ТОПР080Д. Чаще 8Cero ИСПОЛIoЗУЮТ ш-
образнwймаrННТОПРОIОД. при этом на
сто среднее плечо намаТЫ8аЮТ друr на
друrа (или рllJtом друr с друrом) пер-
IИЧНУЮ и IТОРИЧНУЮ обмотки (рис.
25.50). Пластинw ЭТОI о маrнитопро-
lода стандаРТИЗ08аны, а толщина IШ-
кета Iwбираетс" конструктором. Ос-
И08НОЙ аеличиной здееlo "8Л"етс" сече-
ние маrНИТОПР080да Q", (рис. 25.56).
ДЛ" KOToporo можем записать Q '" == ас.
Друrа" IСЛИЧI!на площадlo окна, раи-
на" S... == hh.
При Рilсчеrе ТJ')ансформаторов
преД8арителl.НО Зс1ДUННЫМИ 8слИчина-
ми (т. е. ИЗRестны",и) являютс" HUllP"-
жение сети U 1 == 220 В. HOMltнaJrhHOe
наllr"жение и l В10rнчной обмони.
номltнаЛhНЫЙ ток 12 через Наl'рузКУ,
номинаЛhна" 8торична" МОШНОСl ь
P l == Ull l . (Если трuнсфор'\tuтор содер-
жит дае и более 8тоrичных обмоrок,
номинальна" 110рична" мощность е, о
r а8на P l ==U 2 / 2 +U,I,+... .).
Д,,1" быстроrо расчета маломощных
сете8ЫХ трансФоrма rop08 с Ш-образ-
"ым маrltИТОl1РО80ДОМ можно ИСI1О-
ЛЬЗО8аТIo табл. 25.1. В ней даны IПОрИЧ-
на" мошность Р2. сеченltе MarHIIТOllpO-
10дa Q
количество витков "', 8 Iler-
вичной обмотке IIрИ КI == 220 В. диа-
метр (/1 "ровода l1ериичной оБМОl ки.
ЧИCJIО 8ИТК08 на один ВОЛhТ '" 111'
На I1римере рассмотрим, как надо
ИСПОЛIoЗО8аТЬ Тdблицу.
П рНЧер 25.1. Рассч и ra rlo сетевой
rраltсФоrМ310r с Д:IIШЫМИ:
V 1 ==220 8,1/2==9 8.1,==0.2 А.
1(,(,
r.........
1
I
I
I
I
I
I
'-
о)
61
Рис 25:\ а) УСТf'Oiiстю lР..ltсфОР....IТОро.;
';1 '1oII"'CPhI ЖС,IС'"""О ядр,.
Оllредел"е... 8ТОРИЧНУЮ мощность
Р2== и 2 / 2 ==9.0.2 == 1.8 Вт. Окруrл"ем
мощность Iтоrичной обмотки
р, == 2 Вт. Из табл. 25.1 находим сле-
дуюшие величины: Q ",==2.1 см 2 ,
'" 1==4650 8ИТКОВ, d 1 -= 0.08 мм, число
ииrК08 на один вольт 1\'111==21. Чи-
СJЮ 8И1 К08 80 110РИЧНОЙ обмо:rке на-
ходим по формуле \1' 2 == 1.1
и 21\' 111== 1.1 .9.21 ==210 8ИТКОI.
ДЛ" оrlре,.елени" диаметра "Р080да
во Иl0rичной обмотке исполыуем
Фоrмулу
,1,' == 0.025 v J; == 0.025j200 == 0.35 мм..
1 де ток 12 "ОДСl авляем и мА.
r1rи сборке любительских celeRlorx
1 r""сФоr\м 1 01"08 1lё1)1O ИlмерИl h дин-
Таблица 25.1
Мошност
. Сечение Чис.l0 Ди.iметр Чис:ло Мошност
Сечение Чис:ло Ди.....етр Чис:ло
ао аторич- м..rиито- аНТlCоа проаода аиткоа ао lТОРНЧ- IМjoIrIIИТО- аиткоа проаош .иткоа на
иой об",от- проаодd пераичиой пс:раичной на один ной обмот- проаош пс:ранчиой пс:ранчиойодин
lCе Qж. см 2 обмотки обмотки юл
т ке Qж. с:м 2 обмотки оБМOТICн ЮЛ
Т
"2. а., но 1 d 1. мм W 11 Рl. 8r W I dr, мм W 11
2 3 3 5
0,5 1.0 9900 0,05 45
1 1,4 7100 0.06 32
2 2.1 4650 0,08 21
4 3.0 3300 0.12 15
6 3,7 2650 0.15 12
8 4.2 2360 0.17 10.7
10 4.6 2180 0.19 9.8
12 5.0 1980 021 9.0
14 5.3 1870 0.23 8.5
16 5.6 1760 0.25 8.0
18 5.9 1670 0.27 7.6
20 6.2 1600 0.28 7.3
24 6.6 1500 0.29 6,8
28 7,1 1400 0.32 6.4
метр меДноrо эмалированноrо проао-
да. При ОТСУТСТ8ИИ микрометра изме-
р"ем следующим образом. На обw-
чнwй карандаш на ма ты ваем плотно
друr к друry витки проаода так, чтобlo'
их обща" мина бwла 20 мм (рис.
Таблица 25.2
ДИ"Мс:1р И:JO.IИРО"dНИОI о проаош Коррекци
м" М...
от 0.05
0.10
0.20
0.26
0.30
0.40
0.50
0.70
1.00
до 0.09
0.19
0.25
0.29
0.39
0.49
0.70
1.00
2.00
0.01
0.01
0.02
0.02
0.03
0.03
0.04
0.05
0.06
2 3 3 5
32 7,5 1320 0.35 6,0
36 7.9 1250 0.37 5,7
40 8,3 1190 0.40 5.4
46 8.9 1120 0.42 5,1
52 9,2 1080 0.45 4.9
60 9.8 1000 0.48 4,6
70 10.3 950 0.52 4.3
80 11,0 900 0.55 4,1
90 11,7 860 0.59 3.9
100 12.3 815 0.62 3,7
120 13.4 750 0.68 3.4
140 14.5 680 0.73 3.1
160 15.5 640 0.78 2,9
180 16,5 600 0.80 2,7
200 17,3 570 0.86 2,6
25.60). После этоrо отматыааем и
считаем, СКОЛloко аиткоа было намота-
но. Допустим, их бwло 57. Torдa делим
20:57 == 0.35. СледователloНО. диаметр
провоJtа с изол"цией pallCH 0,35 мм.
Рис. 25 6. а) простой c:nос..ю ИЗl>tlеренНII лн"мет-
р.. IlроаодииlC..; 6) ДЛ" ИdмоrlCН оБМ0101C 1>tI000IО
НСIЮ 1
'JO"'Т1o J1рс:л
6)
167
о)
Рис. 25.7. а) так делаете. катушка; 6) 3акрепдение аыаода
Дл" определен и" диаметра без изол,,-
ции необходима коррекци" соrласно
табл. 25.2. В нашем случае корреКЦЮI
0,03. Таким образом, диаметр без
. ИЗОЛJщии получаетс" 0,35
0,03 == 0,32
мм.
Если данна" обмотка (например
Iторична,,) содержит небольшое число
IИТКОI, ее можно намотат" "от руки".
Однако, если обмотка содержит
бол..ше IИТКОI (например, первична,,),
ее можно HaMOTaT
при помощи руч-
ной дрели, I патроне которой закреп-
л"етс" подход"щий IИНТ с ДIУМ" rайка-
ми (рис. 25.66).
На рис. 25.7а показано, как можно
сделат" самодел"ный каркас дл"
трансформатора. Он делаетс" из креп-
Koro картона ТОЛlЦиной примерно
1.5
2 мм с ПОМОlЦью ножниц или пе-
рочинноrо ножа. Отдельные части кар-
каса склеи.аютс" ПОДХОД"lЦим клеем, а
clepxy обмаТ"I.аютс" ниткой.
В..r.одw обмотки, намотанной тон-
ким про.одом, делают из более
толстоrо про.ода (рис. 25.76), KOT
Uk
6)
р..rй после пайки изолируетс" corHYТWM
кусочком laTMaHa.
25.4. Реrулируемый
стабилизированный
выпрямитель
Одно из наиболее .ажн..rх УСТрОЙСТI .
лаборатории юноrо радиолюбител"
это реrулируемwй стаБИЛИЗИРОlаннwй
....пр"мител... С ero помощ"ю можно
проаерит" различные схем..., ocyt.Цccт-
IИТ.. питание различнwх УСТРОЙСТI,
сн"т" 10Лhт-амперн..rе характеристики,
леrко устано.ит" напр"жение стабили-
зации опорных ДИОДОI и пр.
Схема .ыпр"мителя показана на
рис. 25.8. Сетевой трансформатор на-
MaT..r.aeTc" на Ш-образный ,маrнито-
прОIОД сечением 5 см 2 . ПеРlична" об-
мотка содержит 1980 IИТКОI эмалиро-
.aHHoro провода диаметром 0,12 мм, а
вторична"
135 IИТКОI эмалИРОlан-
Рнс. 25 S Схем.. peryolHpyeMoro сибнлизироаанноrо аlolпр
мителll тока
-:]
,...
А,
390'
о..
С AI'1rA
,000.0
258
МЭОС11О0
168
ПI,2Б
П21Q,t. -+ В
О.. 'ЭВ
0.511
+
Horo ПРОlода диаметром 0,55 мм. Точ
нос значение резистора R I опредетlет
С" опытным путем с учетом Toro, чт
б... ток, протекающий по нему, был
около 15 мА. Транзистор Т I можио
заменитlo транзисторами МП39,
МП40, МП41 и пр., а транзистор' Т z
можно заменитlo транзисторамиn210,
П213, П216 и пр. Чтоб... не наrреаалс"
транзистор т z, он укрепл"ете" на са-
моделloНОМ радиаторе, предстаIЛ"
щем собой алюминиеlУЮ пластину,
размерами 40 х 70 мм, толщиной
2+4 мм. Рекомендуем МОНТИРОlатlo
IЫПР"МИТСЛIo 1 nластмассо.ой короб-
ке, IЫIССТИ ОСIo R 1 наружу и еделатlo
rрадуИРОIКУ 1 10Лloтах.
25.5. Проверка исправности
диодов и транзисторов
При работе с диодами и транзистора
ми особенно .ажно бытlo у.еренным,
что они испраlн.... Леrче .cero npole
РИТIo это омметром, котор",й обычно
.1Л"етс" еоста.ной частloЮ комбинир
laHHoro прибора. Перед тем, как
рассмотретlo схему самой про.ерки,
следует еказатlo, что знаком ,,+.. об
значена та клемма омметра, котора"
соединена с положителloНЫМ полюсом
IcтpocHHoro источника тока. В некото-
Рис. 259 ПроаерlC" испр..аиости диодоа ОММСТ-
РО'"
П
loIаnра6л@lolU@
рых комбиниро.анных ампер-.олIoТ-
OMMeтr.ax эта клемма имеет маркиров-
ку .. + ,а. друrих клемма маркирует-
е" знаком ..
". Следо.ательно .начале
"адо tfbIIIC1lumb. с коки.И типом OMM
т
ра мы робото
м.
ПОЛУПРОlоднико.ые диоды ЯI-
л"ютс" исправными, коrда имеют од-
I ностороннюю ПРО.ОДИМОСТIo. При Из-
мерении омметром их сопротивлени"
должны бlolТЬ порядка данных на рис.
25.9. Если данный диод . обоих на-
пра.лени"х имеет нулеlОС еопроти.ле-
ние или бесконечно большос, то он He
исправен.
I)ИПОЛ"РНlorй транзистор исораlен
тоrда, коrда исправны оба ero перех
да и между ero электродами нет корот-
Koro заМlolкания. При измерении OM
метром еопроти.лени" переходо. дол
жны бытlo TaKoro же пор"дка, как и
те, что показаны на рис. 25.10. После
этоrо следует про.еритlo цепlo эмиттер-
коллектор 1 обоих напра.лени"х, при-
чем значения СОПрОТИlЛений, которые
должны иметlo испраlitfые транзистор...
даны на рис. 25.11. При наличии ко.
pOTKoro замыкания между электрода-
ми транзистор неприrоден к работе.
С помощью миллиамперметра мож
но леrко определитlo коэффициент уеи-
лени" р любоrо тра,!зистора.. ИСПОЛIo-
зу" схему, данную на рис. 25.12. Ре-
ОбраmНО@ Ha
U@
! 10
100 ом G@ МQAOIlot
10
1500...SI
.
R .
пр 2
20 ом G@ Ь.lnря....
5
за ом SI
......
! 100kO... G@
....
R > 1МО.. SI
.
<Юр 50k Ом G@ Ьt.inря...
500kO... S,
,,
169
Пря WClnpoЬA
()(fpa1ТllooМ нanpoЬw...ue
с;? ' P ' . .
с;?РФР о РФР
! S+SOO... 5.
R -
пр 2+- 20 О'" Ge
{ SOOk ом 51
Аоар > 20k о... ое
/'Itc. 25 10 Проасрк" нспр..аиости переходоа тр.тзистор.. омметром
зиетор R 1 оrраничительный и служит
ДЛ" предохранения при бора . том слу-
чае, сели транзистор окажете" неис-
правным. Если 1 r измереннwй кол-
лскторный ток I положении ключа 1,
а I измеренный коллекторнwй ток _
положении ключа 2, то коэффициент р
определяете" по формуле
== I()O(/! /,), . (25.1)
'де 10КИ измер"юте" . миллиамперах.
При измерении n-р-n транзисторо.
пол"рность батареи прибора должна
быть обратной.
п pH\tCp
включенном
25.2. При транзисторе,
по схеме, данной на
рис. 25.12, получаетс" 1, == 1,2 мА и
12== 2,1 мА. Како. ero коэффициент
усилени" по току?
Подста_л"" даннwе _ формулу
(25.1). получаем р == 100 (2,1 1,2) == 90.
Следует подчеркнуть, что дан на"
выше формула ДШI опредслени" lCJIи-
чинw коэффициента Ротносите"
ТОЛloко к тому случаю, Korдa точно
соблюденw значени" резисторов и на-
пр"жени" питани", указаННlorе Ita
рис. 25.12.
Проаерка транзисторо_ будет наи-
более полной, сели ее проводитlo в re-
нераторном режиме. Это можно сдс-
латlo с ПОМОЩloю измеритсл" траизис-
торо_, показанноrо на рис. 25.13, "ото-
Пpllr.tOe WClnpaЬA
PIIc. 25.11 ПРОllCрк" иcnр..аиости цепи эмиттер-коллектор омметром
Обро.....ю. наnpaЬмиu@
c:JC!Jc:J
Roбр> { 10 :: : WЮМ.
1 110.. Ge мощн
{ 10kO", 51
> soo 0lOI Ge Nt.1AOМ.
20 О.. Ge мощ,н
";
UQk о...
Рис. 25.12 ПJXX,"Т.," схем.. оrlрс:дс:леIlИ
коэффи-
lIиен,.. )'СилеIlИ!! р с IЮМОUI
Ю МИЛJIИ"МПС:РМС:ТР"
рый может учес1.. и их коэффициент
усилени" р.
8 пластмассо"ой коробке монтиро-
вaHw: трансформатор, потенциометр,
конде"сзтор и резИС10р, миниатюрна"
лампа тлеющеrо рctзр"да, а к .нешней
стороне посредст.ом пяти зажимо.
подключаете" плоска" батаре" и про-
вер"емый ТрЗIIЗИС10р. Указанная по-
лярност" батареи ОТ"ОСИТС" к р-n-р
транзисторам: при измерении n-р-n
транзисторов пол"рносrь должна быть
обратной. 8КJ,ючеllие измср"емоrо
'рUlIЗистора I1JЮИЗIIОДИ' С" С .IОМОЩ"Ю
самодельноrо ПJшстмассовоr о соеди-
нител". (Напоминаем, ч ro пластмассы
СКЛСИRaЮl allCloHOM). Этот прибор
rrредста8J."ет собой 6.ItJl(иll?-?еll
рum(}р.
" котпро " участ"ует uз."
рJl
."ый
тРО1lЗuсптр. Если траllЗИСТОр усили-
....
r, возникает. снсраци", переменное
колле....торное н.шр"же'lие повышаете"
трансформатором", и лампа тлеющеrо
разрца начинает саетитloC". Потенцио-
метром R реryлируетс" напр"жение
обратной св"зи, подаааемое на базу,
при этом . транзисторах с б6л"шим
коэффициентом р .lCJIючение лампw
тлеющеrо разр"да происходит ран..ше.
Таким образом, учет коэффициента р
произ.одитс" по моменту .lCJIючени"
лампw тлеющеrо разрllДа. Сама ,-ра.
дуировка прибора производитс", на-
пример, с помощью четwрех предаари-
тел"но подобранн",х транзисторо. с
коэффициентом усилени" по току СООТ-
ветстаенно 50, 100, 200 и ЗОО.
Трансформатор миниатюрнwй (напри-
мер из транзисторноrо приемника) с
сечением маrнитопро.ода 5 х 6 == ЗО
мм 2 . Сперва наматываем обмотку
111, котора" содержит 2000 витко.
эмалироаанноrо про.ода диамет-
pUM 0,07 мм. На нес YlCJlaдwвaeM даа
ело" бумаrи (или липкой лентw) ДЛ"
изол"ции. после этоrо эмалированнwм
проводом диаметром 0,15 мм нама-
тwваютс" обмотки 1 и 11 и делаетс"
.....од. Обмотка 1 содержит 200 .итко.,
а обмотка 111
100 8ИТКО.. Саерху на
пластмассо"ой коробке делают соот-
.етствующую прорезЬ, через которую
.идна миниатюрна" лампа тлеющеrо
разр"да (она имеет напр"жение .ICJI
чени" 8
J20 В). С помощью этоrо
прибора можно про.ер"т" и мощнwе
транзисторы, но ДЛ" этоrо нужно сде-
лат.. СООТ8СТст.ующий соединител...
Коrда измер"ем данный транзистор
PIIC 25 l' Прос-юй rc:cтc:p JtJl
Ilронеrки ИClI
IIIIОСТИ тr.."зистороа а reнepaтoplloM режиме
1;
171
и лампа тлеющеrо раЗрllДа ни . одном
из положений потенциометра не с.е-
тит, это rо.орит о том, что rенераци"
не .озникает, т. е. транзистор неиспра-
.ен и не усиливает.
25.6. Коrда портятся
транзисторы
,
в интересах истин.., следует признат",
что едва ли ест.. раднолюбител.., кото-
рый не испортил бы по крайней мере
один-два транзистора. А как это непри-
"тно, Kor да испорчеНН"IЙ транзистор
нечем сразу заменит.. и начатую схему
приходитс" оста.ит" . самый интерес-
ный момент...
Оозможн", нескол"ко дес"тко. ком-
бинац'Ий, при которых по невниманию
можно испортит.. транзистор. В при-
нципе, однако, транзистор портитс" .
том случае, если ero переходы .ЫXOДJIT
из строя. В связи с этим надо знат" сле-
дующее
1. Напряжени", которые допустимо
пода ват.. на эмиттерн",й переход _ пр"-
.\10." lIaпpa«.Ielluи, ни . коем случае не
должн", пре.ышат" 0,5 О ДJ1" repMa-
ниевых и I В ДJ1" кремние...rх транзис-
торо. (рис. 25 14а). При пре.ышении
этих на,пряжений базов",й ток стано-
.итс" недопустимо бол"шим, блаrода-
р" чему эмиттерн",й переход neperpe-
.аетс" и тер"ет свои с.ойстаа.
2. Напряжени", подаааемые на
эмиттерный переход _ обратном но-
пра«Л
lIии, ни . коем случае не должны
пре.ышат" 4 + 5 В, как ДJ1" rермание-
.ых, так и ДJ1" кремние.ых транзисто-
ро.. Напоминаем, что эмиттерный пе-
реход, . отличие от коллекторноrо,
низко.ол"тн",й. При пре.ышении этих
напряжений . переходе наступает про-
бой.
З. Очен" часто транзисторы .ыхо-
ДJlT из стро" . резул"тате neperpeaa
коллекторноrо перехода. Это насту-
пает тоrда, коrда электрическа" мощ-
ност". пода.аема" на транзистор,
бол..ше той, которую он может рас-
се"т". Например, транзистор МП42
имеет Р К.....< == 0,2 Вт, и это ."'ражено
на рис. 25.14 б т. н. rиперболой макси-
мал"ной мощности. Чтобы этот тран-
зистор не переrре.алс", ero коллектор-
ное напр"жение и коллекторный ток
должн", быт.. .ыбран", так, чтобы ра-
боча" точка находилас.. . заштрихо-
.анной области, а не вне ее. На этом
рисунке видно, что . точке А
(и Юп == 5 В и I Кп == 25 мА) пода.аема"
на транзистор мощност.. Р к== 125 мОт
и, оче.идно, он не будет neperpe.aTIoC",
. то .рем" как . точке Б( и ю" == 5 В и
Рис. 25.14. а) упрам
ющий переход Поарсждас:тс
. если базоаlolЙ ток преаlolСНТ МaJCсимал
но допустимое
значение или если иапр
жеиие иа переходе cтaHoaнтc
недопустимо ООлloШим; б) коллеlCТОРНIoIЙ переход
noapc:;tJ1aC:ТCII. коrда рабочаll точка А наХОДНТСII ане заштрихоаанной области
IБ , I Ik,...."
, ,
, , 200
Б . МП'2
100
01
172
10
15 Uкз,В
6
1IU, == 150 мА) пода.аема" на транзис
тор мощност.. ра.на 750 Вт, и транзис-
тор будет переrреватьс".
25.7. Любительский rеиератор
Этот reHepaTop (рис. 25.1 5) предназна
чен Д11" обнаружени" неисправностей.
радиоприемниках и низкочастотных
усилител"х. Коrда ключ К. находитс"
. положении J, на ...,ходе получаетСJl
сиrнал промежуточной чаСТОТ..1
468 кrц. модулированн",й низкой час
тотой 1 кrц. При помощи ключа К 2
(аттенюатора) .ыходной сиrнал может
имет" значени" 10 мкВ, 100 мкВ, I мВ
и 10 мВ.
Коrда ключ К I находитс" . поло-
женин 2. на .ыходе получаетс" сиrнал
низкой частотw 1 кrц чисто синусои
дал"ной формы. Ключом К 2 можно
реrулиро.ат" амплитуду .ыходноrо
сиrнала 1 мВ. 10 мВ, 100 мВ и 1 В.
Трансформатор Тр . миниатюрный,
(например, из транзисторноrо прием
ника) с сечением маrнитопро.ода
5 х 6 == 30 мм 2. Обмотки 1 и 11 HaMa
тwааютс" эмалиро.анн",м проводом
диаметром 0,1 мм, причем оста.л"ет
с" .w.од. Обмотка 1 содержит 300 .ит-
ко.. а обмотка 11
1500. Поверх об
моток уклад",ваетс" один слой бумаrи
(или липкой лент..') и эмалированнwм
про.одом диаметром 0,15 мм HaMa
Рис 2S.IS. Схем.. любитс:лw:коrо reHepaTopa (1
МПl.2Б
ты...етс" обмотка 111, содержаща" 250
витков.
Трансформатор Тр 2 HaMaTIo1.aeTc"
на полистироло.wй каркас диаметром
10 мм (см. рис. 25.15 слева), . "ото-
рwй аста.л"етс" феРРИТОВloIй сердеч-
ник ДJ1" настройки. На каркас наклеи
.аютс" три шайбlol из тонкой плаСТмас
cw, как показано из рисунке. Обмотки
1 и 11 наматw.аютс" эмалироааннwм
про.одом диаметром 0,25 мм и оста.-
л"етс" .w.од. Обмотка 1 содержит 40
.итко., а обмотка 11
120 .итко.. Об-
мотка 111 содержит 20 .итко. эмалиро-
.aHHoro провода диаметром также
0,25 мм.
Настройка reHepaTopa с.одитс" к
подбору резисторо. R., R), R 4 И R ,.
Тримме
потенциометром R 2 подби-
раетс" режим транзистора Т. так, что
бw сиrнал бwл синусондал"ным, а так-
же имел необходимую амплитуду.
25.8. Зуммер для изучеиия
азбуки Морзе
На рис. 25.16 показана схема простоrо
зуммера Д11" изучеН"'1 азбуки Морзе.
Наушники .loIсокоомные и .месте с
конденсаторами С I И С 2 .ключены .
колебател"н",й контур. Транзистор
любой низкочастотный малОМОЩНloIй
Kru и 46S Kru МОДУЛИРОUhНОС)
nЭО5+Э22
173
R,.
5,1
kO".
R2
1k
kOM
Рис. 2S.16. Простой зуммс:р д.1
изучени
..збуки
Морэе
транзистор с коэффициентом усилени"
более 50 (если испол..зустс" п-
п тран-
зистор, то надо переменит.. пол"рност"
т lfi'ИII'1 ,
,
А "1.nv... I Ml\n'll't
А .
Б
...
В .
r
.
Д
..
Е.
Ж ...
3
И ..
Й.
K
.
л .
..
M
H
.
o
П .
.
P.
.
с ...
T
Y..
Ф ..
.
Х ....
батареи). Точное значение резистора
R I подбирастс" опwтнwм путем.
При изучении азбуки Морзе следует
помнит.. следующее.
1. Продолжител"ност" тире ра_на
продолжительности трех точек.
2. Интервал между элементами од-
ной бук_w ра8СН одной точке.
3. Интервал между отдсл"нwми
букаами ра8СН одному тире.
4. Интераал между отдельнwми
CJJоаами ра8СН двум тире.
S. При работе с J<лючом не должна
даиrатloC" ас" рука, а тол"ко кист...
6. Первоначал"на" передача долж-
на бwт" медленной, ра_номерной, спо-
койной.
ц
.
.
ч
.
ш
щ
ъ
ы
.
b
..
Э.. ..
Ю..
я .
.
1.
2 ..
3 ...
4 ....
5 .....
6
....
7
...
8
..
9
.
o
? ..
..
!
..
(
.
I
..
.
174
Содержание
n реДМС,/IОlие
1. Kp
ткall МСТОрнll ра;tиОЭ;lе.....ронМ..и
1.1. Радиолюбител.. спасает экспедицию
Нобиле ........... ................ .... .................. 3
1.2. Передача сообщеииА иа paCCТOIIH
" .3
1.3. Изобретеиие телеrpафа ......................4
1.4. Электромаrнитнwе .олнw ..................4
1.5. Иэобретател.. радио А. С. Попо. ....4
1.6. Раз.итне радиотехники ......................5
1.7. Вооникиоаение радиолюбителloCкоrо
д.ижеи и" .... .... .............. ........ ............. ........... 6
1.8. Раэ.итие радиотехники I Болrарии .7
1.9. Что значит сло.о ..радиоэлектроника"
...... ................... .... .... ................. ....... ..............8
2. Oc:нoaHwe еиденll'Jl об электрнчecne
2.1. Электротехиика осиоаа ра-
диоэлектроиики ...........................................9
2.2 ЭлектризаЦИII тел .................................9
2.3. Qбт.llснение "алеНИII электризации ...9
2.4. Электрои ............................................10
2.5. Едиииц& количест.. электричест.. 11
2.6. Электрическое поле ..........................11
3. Пос:тсжинwй змктрнческмй ток
3.1. Про.одиики и ИЭОЛlIТорw ................14
3.2. ЭлектрическиА ТОК ............................15
3.3. Источники электрическоrо тока ...... 15
3.4. Скорост1о электрическоrо тока ........16
3.5. Напраалеиие электрическоrо тока ..16
3.6. Величииа тока ................................... 17
3.7. Электрическое иапр"жеиие ..............18
3.8. Электрическое сопротиаление .........20
... Ocмoaнwe :saкoн... IIOCТOIIИIlOl"O тока
4.1. Закон Ома ДЛII участка цепи ...........22
04.2. Электрические схемы ........................23
4.3. Падение наПРJIЖеНИII ........................23
4.4. Осио.иwе с.ойстаа ИСТОЧНИКО. тока....
....... ............................. ......................... .... .... 25
4.5. Закои Ома ДЛII эамкнyrоА цепи ......26
4.6. Законw Кирxrофа ..............................27
4.7. Мощнocn. электричесlCоrо тока ......29
04.8. Электрическа" энерrи" .....................30
4.9. ТеПЛОlое деАст.ие электричесlCоrо то-.
ка .. ................ ................... ....... ............ ... ..... 30
50 Переменмwй теж
5.1. Сущиocn. перемеиноro тока ........... 32
5.2. Сииусоидал..иwе коле6ани" .............34
5.3. Токи нюкоА и .wcolCoA частотw ....36
6. СOIlротиаленИII и pe:1МCТOpw
6.1. AКYН.Hwe сопротналени" ................. 38
6.2. Резисторw ................. ...... ................. 3К
6.3. Клаccw точности
иt"'r<>ро. .........39
6.4. Эн.чеНИII ре:1исторо. .........................39
6.5. Мощнocn. ре:1исторо. ......................40
6.6. Лоrарифмический масщтаб. Предста-
аление числа
степени. HOMorpaMMW ..41
7. Соедииение СОПРОТИL,енмй. ProcтaT. По..
теициометр
7.1. Общие с.едеНИII ............................ ...45
7.2. Последоаате.,..ное соединение сопро-
тиалений ................. ...................................45
7.3. Паралле.1"Ное соединение СОПРОТИI.,е-
ниА ................... ........... .......... .... ... ....... ........ 46
7.4. Реостат ............................................... 47
7.5. Делител.. напр"жени" ...................... 47
7.6. Потенциометр ...................................48
8. Электричес:каll e.....OCТIo и конденсатор'"
8.1. Электрическа" емкост.. ....................51
82. Общие сведеНИJl о конденсаторах ...52
8.3. Рол.. диэлектрика .............................. 53
8.4. Емкост.. плоскоrо конденсатор.. .....55
8.5. Конденсатор . цепи nocтoIIHHoro ток.!
.......... ........................................................... 55
8.6. Конденсатор . цепи переменноrо ток.!
................................ ..................................... s 7
9. вмд... конденсаторо.. Соединение ..омдеи-
саторо. I
9.1. OcHo.Hwe п.!раметры кондеН.!С.ПОРОIJ
..................................... ..... . .......62
9.2. Посто"ннwе конденсатор'" ..............63
9.3. Переменнwе конденсатор'" ..............64
9.4. Соединение конденсаторо. ..............64
10. Электромarиeтизм
10.1. Посто"ннwе маrнитw .....................66
10.2. Маrнитное дейст.ие тока ..............66
10.3. Катущка ........................................... 67
10.4. Электромаrнитна" ИНДУКЦИII .........68
10.5. Взаимна" индукци" .........................69
10.6. Индукти.ност" ................................69
11. He.."OТopwe СIOЙСТва инду.....и.ности. Ви-
дw Кlтушек
11.1. Индукти.ност" . цепи nocтoIIHHoro
тока ....................... ............................. ........72
11.2. Индукти.ност" . цепи nepeMeHHoro
тока ......................................................... ... 73
11.3. Реал"нwе катущки индукти.ности 75
11.4. Вwсокочастотнwе катущки индукти...
ности .................................... ...................... 76
11.5. Осио.нwе параметр... .wсокочастот-
HWX катушек индукти.ности ...................77
11.6. Дросели ............................................78
12. З.ук и ero особенности
12.1. Сущност.. з.ука ...............................80
12.2 Скорост1о з.ука .................................80
12.3. BWCOTa тоно. ...................................82
12.4. Сила :1.ука .......................................82
12.5. Тембр звука .....................................83
12.6. Частотнwй спектр ........................... 85
Эле.....роакустичес..ие преобразоаатели
13.1. М нкрофон ........................................86
13.2. rоло.ной телефон (наушники) ......87
13.3 rромкоrо.орите.1И ...........................87
14. Р....иоищаиие
14.1. Радиостудн" .....................................90
14.2. Радиопередатчик ............................. 90
14.3. Передающа" антенна ......................91
14.4. Р.адИОIО.1НW ...................................... 91
14.5. РаСПРОСТРliнение радио.о.1Н ..........92
14.6. Паразитнwе помехи ........................ 93
15. Радиоприем
15.1. РО.11о приемной антенн... ................. 95
15.2. УСТроЙСТIО приемной антенн... .....95
15.3. Заэем.1ение .. ......... .............
........... 96
16. Колебател"нwй KOIITYP
16.1. Общие с.ойст.а ............................... 98
16.2. 3.1ектрический реЗОНdНС ............... 100
16.3. Видw КО.1ебате.1IоНWХ КОНТУРОI ...102
16.4. Входное УСТрОЙСТIО с ко.1ебате.1IоНWМ
контуром ................................................. 103
17. ПОЛУПРО.ОДИИ..Оlwе днод...
17.1. По.1УПРОIО.1НIIКИ. р-" lIереход ...... 106
17.2. Точечнwе диодw ............................ 106
17.3. П.lоскостнwе диодw ......................109
17.4. Ce.1eHoBwe .wпр"мите.1И .............. 110 .
17.5. Bo.1Iot-ампернwе характеристики по.
.1УПРО.ОДНИКО.WХ ДИОДО. ...................... 111
17 6. Опорнwе диодw ............................. 112
18. БНОПОЛllрнwе траНЗIIСТОрW
18.1. Общие саедени" ............................. 115
18.2. Тнп... биопо.l"РНWХ тр.анзисторо. .....
................................................................... 115
18.3. У СТРОЙСТIО биопо.1"РНlorх транзисто-
ро. ............................................................ 115
18.4. Как УСИ.1и.ает биопол"рнwй транзис-
тор ............................................................116
19. Особенности БНОПОЛllрНWХ траНЗИСТОроl
19 1. ОБРIiТНWЙ коллекторнwй ток ...... 121
19.2. Температурна" нестаби.,IoНОСТIo ... 122
19.3. Ко'Эффиuиент усилени" р ............. 122
194. Heynpa..,,,eMwe токи. ТРIiНЗИСТОре .
.......................... .............................. .... ..
... 123
19.5. Ко'Эффиuиент УСИ.1ени" а...................
12.6. По""рностlo напр"женнй питанн" ....
...................... ............................... ............ 125
19.7. OcHo.Hwe щtраметрw биопо,'''рноrо
транзистора ... ....... ................................ 125
20. rрафнческие характернстнки 6Hono..'lIp-
нoro траизнстора
20.1. Входнwе статистические хаРdктерис-
тики . схеме с ОЭ ................................. 127
20.2. до," чеrо ИСПОЛloзуютс" .ходнwе ста-
тистические характеристики .................. 127
20.2. до," чеrо ИСПО.'loзуютс" .ходнwе CТd-
тистические ХdРdктеристики .................. 127
203. Входные статистические хара,,:терис-
тики . схеме с общей бliЗОЙ .... ............ 129
20.4. Вwходные СТdтистические xapclКYe-
ристики бипол"рноrо траНЗИСТОРIi . схеме
с 03 ....... ............... ............................... 130
.')
20.5. до," чеrо ИСПОЛloзуютс" .wходнwе
статистические характеристики ............. 130
20.6. Вwходнwе статистические характе-
ристики биопол"риоrо транзистора. схеме
с ОБ ......................................................... 131
20.7. Статистические характеристики пр"-
мой передачи по току ............................132
20.8. Статистические характеристики об-
ратной передачи по иапр"жению .........135
20.9. ПО.,нwе статистические характерис-
тики биопол"рнwх транзисторо. ......... 133
21. Аиалн] электроииwх схем
21.1. Почему испо.'loзуютс" синусоидw ....
................... ....... ................. ........... ............. 135
21.2. Посто"нна" и переменна" состаа-
л"ющие ....................................................135
21.3. Пол"рностlo напр"жений и ТОКОI .
электроннwх схемах ............................... 136
22. БНОПОЛllрНWЙ транзнстор . роли лниейно-
ro ус:нлителll
22.1. Общие с.едени" ............................. 139
22.2. Транзистор . ро.,И усилител" ..... 139
22.3. Рабоча" точка транзистора .........141
22.4. Почему .ажен .wбор р.аGuчей точки
. ... ................. ........ ...... ................ ................ 142
23. Схе...... ДЛII обеспечеии" Iw6ранной рабо-
чей точкн транзнсторнwх преДlарите.,IoНWХ
кас:кадо.
23 1. Общие с.едени" .............................145
23.2. Схема с фиксироааннwм напр"же-
нием смещен и" ....................................... 145
23 3. Схема с параллелloНОЙ отриuате.,IoНОЙ
обратной СI"ЗIoЮ ....................................147
23.4. Схема с пос..,едо.ате.,IoНОЙ отриua-
телloНОЙ обратной СI"ЗIoЮ ..................... 148
2-4. Схе...... .wходнwх каскаДОI
24 1. Uбщие с.едеии" ............................. 151
24 2. Электрическое cor лаСОI.ание ........ 151
24.3. Входное и .wходное СОПРОТИIJlение
усилите.,IoНWХ каскадо. .......................... 153
244. Однот.tктнwй каскад ..................... 156
24.5. Двухтактнwй трансформ.tТорнwй ка-
СКIiД ................................. ........................ 158
24 6. Д.ухтактнwй бестрансформаторнwй
каскад ....................................................... 160
25. ЛабораТОРНII раднолюбите.ll1
25 1. Общие с.едени" ............................. 164
252. БdТdреи и аккуму.,,,ТОР'" .......... . 164
253. CeTe.we ТРliнсформаторw ............166
25.4. Реrулируемwй СТdби.,изироааннwй
.wпр"мителlo ........................................... 168
25.5. Про.ерка испр.аIНОСТИ диодо. и
ТРIiНЗИСТОРО. ..... ..................................... 169
256 Коrда порт"тс" транзисторw ......172
25.7. ЛюбителloCКИЙ reHep.tTop .............173
25.8. Зуммер дл" изучени" азбуки Морзе.
.......................................... .............. ........... 173
ПЕРВЫЕ ШАrи в РАДИОЭЛЕКТРОНИКЕ
А.тор к. т. И. ИНЖ. А Т АНАС ИВАНОВ ШИШКОВ
Пере.оД с бо.1r,lрскоrо
1Io1K"
ИНЖ Лаf'lIса И"а/l(Нl/lа K"'IIНfa РеllСИ1СИТIoI ИНА( Лllllllmf' AlldfН'('H РаЧl'Н
ИНА( А l
",alldf' ЙОf'да/l(Нf ЛЫf'Нод(! ,с"и Н..циОн....1
IIОСт
бо.1r"рск,,
Второе: стереоТИllIIОС И1Д..llие Код
95331 12231
033174-------5--------86 И1Д н! 15177 Н"УЧНloIй реД"КТОР nep.oro И1Д"НИ
н.. русско",
1101Ke ИIIА( Люд",,,а
rf'Ыllчаf'она Ред"ктор HUlla KOt'"a ХУДОАо.ник Тf'ш;"о ПоnfНf Художник
рс:д"ктор Люiiо 11111' М/"",; /ОН
Технический ред"ктор ТодОf'ка 3дf'a""'Нfa Корректор Росица СтО,//I(Нfа Сд"но. н"бор 151 1986 r ПО....llи
C.IНO к печdТИ 14 VI 1986 r BloIxo.:! И1 печ"ти 30 VI 1986 r фор.....т 70 х 100 16 Печ .1 11 Уч изд .1
14.26 Ус..1 изд .1 16.51 ТИР"Ж 120000+ 111 Цен.. Ip 17 коп
rосуд..рстаеннос И1д"тс:.I
.О "T
'(IIII"a" СОФИ
. Бо11"РИ
rОСУД"рстllенн"
ТИlюrр..фи
"r Ли IIи",f'(Ж"