Е. Айсберг - Транзистор - Это оччень просто! (1076438), страница 22
Текст из файла (страница 22)
(разумеется, что читатель, знающий, что такое согласование сопротивлений, пропустит без внимания эпистолярные упражнения наши~ друзей). Содержа н и е: Источник и режим его нагрузки, Электродвижущая сила и внутреннее сопротивление. Напряжение на зажимах. Генератор напряжения. Генератор тока.
Оптимальные условия передачи мощности. Согласование сопротивлений. Применение трансформатора. Оптимальный коэффициент трансформации. мммм ВО.ПРОСЫ СОГЛАСОВАНИЯ ммммм Письмо Незнайиина Любознагисину Паровой друг Любоэнайкин) Твой друг Незнайкин Ог)гветп Любознайкина Незнагбкин у Рис. Эй. Ват «ан а самой общей йюрма мьжнь ираастааить нсрсэачу ансрсии ст источника (таиаратора~ и иагруэнс ~ньтрсбитааюу и аюбай электрической асин, Если сингапурский грипп и лишает меня удовольствия побеседовать с тобой, то он не мешает мне дулсать обо всем, что ты объяснил мне во время нашей последней встречи, Я убедился, что ты придаешь очень большое значение вопросу входного и вы«одного сопротивлений, Их величины изменяются в зависимости от избранной схемы, Бедный мой Незнайкин) Все несчастия сразу) Грипп и дырки,.
Первым займется твой врач, а я постараюсь устранить второе. Да, проблема согласования сопротивлений очень важна, и я хочу, чтобьс ты ее хорошо усвоил. Во осех схемах, которые мы с тобой должны будем рассмотреть, задача сводится к тому, чтобы передать электрическую энергию от одного каскада к другому с минимальньгми потерями, иначе говоря, с максимальной эффективностью или к. л. д. Следовательно, всегда имеется отравитель и адресат. Первый является ло отношению ко второ.ну источником энергии (генератором), а второй, получающий энергию,— и о треб и телем (нагрузкой) Одним словом, их взаимоотношения напоминают отношения поставщика и потребителя (рис. 801.
а ты неоднократно отмечал целесообоаэность согласования сопротивлений. Я признаюсь, что не очень хорошо поняв твои объяснения И я чувствую себя подобно полупроводнику типа р: у меня дырки (в знаниях). Не мог бы тьс их заполнить? Заранее благодарю тебуь Извини меня, Незнайкин, за то, что я преподношу тебе азбучные истины, придав им философскую форму. На практике ты постоянно имеешь дело с такими генераторами и нагрузками С генераторами ты встретишься не только на электростанции генерато. ром является, например, батарейка карманного фонарика, а нить питаемой ею лампочки служит нагрузкой Антенна радиоприемника, являющияся источником сигналов, поступающих на вход 1 1 1 Е 1 'Г.
1 1 1 Ренершпар У„+ Уз — — Е, Г 1 1 1 ! 1 Ян 1 1 1 ' нагрузка а на сопротивлении нагрузки Яз — паденш напряжения Е И= // /з и. Если ты еще имев!из силы держать ка. рандаш, то сложи эти два напряжения; г итоге получиигь: Рзс. И Пьренззизз нзз пьстьззззз з. Х, г. Е источника создает тьк 1, прочшзшзг через внутреннее сапрьтиззззиз гзнерзтзрз Я , зз зз' катьран зьззизззт взззззз изпрзжзззз У зз и через сьврьтиззезиз Яте зз кьтьрьн иьззззетгз изнрзжезиз Сз, з' приемника,— это тоже генератор, а входная цепь приемника, в которую вводится сигнал от антенны, — его нагрузка, Точно так же мощная оконечная ломтю является генератором для нагрузки — громкоговорителя.
В схемах на транзисторах выходная цепь каждого транзистора представляет собой генератор энергии для входной цепи следующего каскада, выступающей в роли нагрузки. Но стоит ли умножать количество лримерову Нужно хорошо понят~, что любой источник энергии — генератор — характеризуется двумя величинами: 1) электродвижущей силой /э, д, с.) — максимальным напряжением, которое источник способен дать на выходе/ это, если хочешь, его жизненная сила; 2) внутренним сопротивление м, т. е. сопротивлением, которое он оказывает, как и любой другой элемент электрической цепи, проходящему через него току (рис.
81). На этол~ внутреннем сопротивлении генератора //„», разумеется, происходит ладение напряжения за счет тока, создаваемого самим источником Поэтому напряжение У„ на зажимах источника, а следовательно, и на нагрузочном сопротивлении //з будет меньше э.д. с. Е. Разница между э. д.с.
и напряжением на нагрузке тем значительней, чем больше ток / Естественно, что если нагрузка отключена, то напряжекие источника равно его э. д. с. В этом случае говорят, что генератор находится в режиме холостого хода. Рискуя спровоцщювать у тебя повышение температурьи я предлагаю тебе внимательно рассмотреть следующий очень элементарньзй расчет. Пусть общее сопротивление будет //„ + Н . Следовательно, по закону Ома ток Е /ззз+ /зи На внутреннем сопротивлении //зз этот ток создаст падение напряжения Е Узв = // +// /чзи что и следовало ожидать. Ты видишь, что э. д. с.
делится на два чапряжения У,, представляющее собой внутреннее падение напряжения, и ӄ— напряжение на нагруэкг (оно же на зажимах источника) Это распределение происходит пропорционально величинам сопротивлений генератора и на. грузки. Если внутреннее сопротивление генера. тора очень мало по сравнению с сопротивлением нагрузки, то и падение напряжения в генераторе тоже онень мало, а напряженое на нагрузке почти равно э.
д, с, Е. В этих условиях переменная э. д, с. проявляется на сопротивлении нагрузки в виде переменного напряжения, и поэтому еоворят, что питание производится от генератора на. л ряжения, причем режим его работы близок к холостому ходу. Разберем теперь обратный случай, когда внутреннее сопротивление //зз источника значительно больиге сопротивления нагрузки //, При этом почти вся э. д.с, будет теряться в виде внутреннего падения напряжения в генераторе, а напряжение У„, остающееся на зажимах и прикладываемое к сопротивлению нагрузки, составит незна штельную часть э.
д. с, генератора. В таких условиях основное значение имев~ ток /, пропорциональный э. д.с, и практически не зависящий от величины сопротивления нагрузки, так как ввиду ее малости ток ограничивается ло существу внутренним сопротивлением. В этом случае говорят, что питание производится от генератора тока, причем режим его работы близок к короткому з а м ы к а н и ю.
При применении тоанзисторов можко столкнуться с обоими этими крайни.чи случаями, но для достижения наилучшего к. л.д. и здесь следует придерживаться золотой середины. При выборе скемы связи меясду каскадами с лампами мы стремимся подать на вход следующего каскада максимом напряжения. Здесь добрая фея устроила все наилучшим образом, так как вход сетка — катод обычно имеет бесконечно большое сопротивление, а потому на него передается вся э.
д. с., развиваемая в выходной цели предшествующего каскада Зто типичньзй пример возбуждения от генератора напряжения. А вот лри применении транзисторов, мой дорогой Неэнайкин, характер явлений меняется: чтобы на входную цепь подать напряжение, надо затратить определенную м о щ н о с т ь, потому что, какой бы ни была схема, через входные зажимы транзистора обязательно проходит ток. Образно го- Г 1 ! Е' ~ //вн 1 ! Рис, 82. Экспериментальная схема аля изучения режимов нагрузки, позеолнеша» снять пряные, показанные на риг.
88. Внутреннее сооротиеление источника Я изображено оглельно от ен услоеного обозначения батареи; я лейстзительности же оно свойственно самой батарее. Цтобы не еносить погрешность з измеряемые значенн» токае и напряжений, нужно применять амперметр ! с очень низким н вольтметр У с очень высоким сопротиеле- ияем. варя, лампы удовлетворяются вольтами, а транзисторы, на которые подаются вол~ты, одновременно поглощают амперы. А вольты на амперы дают ватты. Задача передачи мощности не столь проста — суди самс мы стремимся передать в нагрузку максимальную мощность, т. наибольшее значение тока при самом высоком напряжении (рис.
82). Хочешь ли ты выяснить, каким должно быть сопротивление нагрузки, чтобы получить наилучший результат? Если оно мало по сравнению с сопротивлением генератора, то ток будет болыие. Тем лучше( Но тогда из-за повышенного падения напряжения внутри источника напряжение яа этом сопротивлении нагрузки будет меньше. Теле .туже! Сделаем наоборот. Возьмем сопротивление нагрузки значительно большее, чем сопротивление генератора. Тогда (как и в ламповых схемах) мы передадим на нагрузку почти всю э. д. с.
Тем лучше! А ток будет меньше. Тем хуже! Тьг догадываешься, Иезнайкин, что в этом случае наилучшим решением окажется наша «золотая серединах сопротивление нагрузки ке должно быть ни больше, ни меньше сопротивления генератора. Иначе говоря, отдача наибольшей лющности происходит тогда, когда сопротивление нагрузки равно сопротивлению генератора, Когда это условие вьгполнено, то говорят, что сопротивления согласованы. Цтобы лучше тебя в этом убедить, я не поленился составить графики зависимости отдаваемой в нагрузку мощности Р, тока / и напряжения О, (для источника с э. д.
с, Е =- 12 в и внутренние сопротивлением Я„ = 6 ом) от сопротивления нагрузки //„ (рис. 83). Ты видишь, что по мере увеличения /ся уменьшается ток / и возрастает напряжение (/, их произведение быстро достигает максимума при Ки = /с„= 6 ом, а затем медленно убывает, Разве это не достаточно убедительно? Однако не думай, что оптимальные усло- вия передачи энергии всегда требуют исклю- кительно точного согласования сопротивлений.
Другие требования, такие кок хорошая линейность, могут заставить выбрат~ соотношение между //„ и /?,ю значительно отли. кающееся от согласования. Но я предчувствую появление в твоей голове вопроса: как наладить сотрудничество генератора и Нагрузки с очень различными сопротивлениями, не разбазаривая при этом слишком много мощности? Действительно, как передать энергию на транзистор с малым входным сопротивлением от другого транзистора, имеющего большое выходное сопротивление? Как передать мои(- ность от лампы с большим внутренним сопротивлением на низкоомную звуковую катушку громкоговорителя? Как, ил~ел элек. тродинамический микрофон с малым внутренним сопротивлением, подать сигналы на вход лампы усилителя, у которой входное сопротивление бесконечно велико?..
Ты угадываешь ответ: средством согласования сопротивлений должен служить твой старьгй знакомый — трансформатор; для этого, разумеется„подбирают соответствующее отношение между числами витков первичной и вторичной обмоток (рис. 84]. Само собой очевидно, что трансформированное в цепь первичной обмотки сопротивление нагрузки должно равняться внутреннему сопротивлению генератора. В свою очередь, трансформированное в цепь вторичной обмотки сопротивление генератора должно бьжь равно сопротивлению нагрузки. Для этого необкодимо, чтобы индуктивные сопротивления были пропорционал~ны сопротивлениям цепей, в которые каждая из обмоток включена. А ты зкаешь, что индуктивное сопротивление обмотки равно ее индуктивности, у.чноженной на угловую частоту ш = 2п/.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
