Нередко случается - попадет в руки какому-нибудь незадачливому мальчиш­ке журнал или брошюра с интересной электронной схемой, и загорится он тут же ее собрать. А когда включит свою самоделку, она... не действует.

В ход идут другие схемы - и опять та же картина: собранные устройства ни­как не хотят работать. В конце концов так и бросает неудачливый новичок свое занятие. А напрасно, ведь подчас само­делка не «оживает» из-за сущего пус­тяка. В таких случаях очень важна по­мощь, например, руководителя кружка или учителя физики. Однако не каж­дый юный радиолюбитель может рассчитывать на подсказку со стороны. Часто ему приходится самостоятельно разбираться в премудростях электро­ники.

Вероятно, вы уже и сами успели на опыте убедиться - абсолютно точное копирование транзисторных схем не га­рантирует успеха. Так что же все-та­ки предпринять, чтобы самоделка «ожила»?

Прежде всего обзаведитесь измери­тельным прибором - ампервольтомметром, который поможет выявлять непо­ладки в электронных устройствах. Ес­ли нет готового авометра, соберите его по описанию в нашем журнале (см. «М-К» № 5 за 1984 г., «Три прибора в одном»). Ну и конечно же, обязатель­но выучите закон Ома и сопутствую­щие ему формулы:

     I=U/R,   U=IR,   R=U/I

Когда самоделка окончательно собра­на, не спешите сразу же подавать на нее питание. Внимательно проверьте по­лярность включения диодов, транзисто­ров, оксидных конденсаторов и лишь затем приступайте к испытанию элек­тронного устройства. Чтобы сразу же после первого включения не вывести его из строя, напряжение питания рекомендуем подать сначала неполное, включив последовательно с батареей токоограничивающий резистор и миллиамперметр на 10...100 мА (рис. 1).

Рассмотрим теперь на примере схемы переговорного устройства (рис. 2), опубликованного в «М-К» № 1 за 1983 год, как устранять неполадки.

Прежде всего, какой ток потребляет данное устройство, ведь он в описании не указан? Вот здесь вам и пригодится закон Ома. Ток потребления (обозна­чим его I_П) нетрудно подсчитать. Нагрузками транзисторов служат резисто­ры R2, R5, R8 сопротивлением по 4,3кОм. Исходим из условия, что напря­жения на коллекторах I_Квсех трех каскадов составляют примерно полови­ну напряжения питания, то есть U_K= 4,5В. Тогда через каждый тран­зистор должен протекать коллекторный ток I_К = 4,5В / 4,3кОм ≈ 1мА. Естествен­но, что через три транзистора будет протекать втрое больший ток, то есть I_П≈ 3мА. При пониженном напряже­нии питания он должен быть еще мень­ше. Однако при первом включении миллиамперметр следует установить на пре­дел измерения, превышающий в 10 раз значение I_Ппоскольку в проверяемом аппарате может быть короткое замыкание (КЗ). И лишь убедившись в отсут­ствии КЗ, прибор переключают на бо­лее чувствительный предел измерения.

Предположим, что при первом вклю­чении ток потребления превысил 20мА при напряжении батареи 4,5В. Если КЗ произошло в цепи питания левее (по схеме) резистора R6 сопротивлением 200Ом, тогда I_П= 4,5В / 0,2кОм = 23мА. Это может случиться из-за пробоя кон­денсатора С4. Заменив его исправным и повторив пробное включение при пониженном напряжении питания, убежда­емся, что I_Презко снизился и стал ме­нее 1 мА.

Теперь подают полное напряжение питания 9В и измеряют ток I_П. Если он остался равным 1мА, то, исходя из наших расчетов, эта величина явно не­достаточна. В чем же причина неисправности? Поиск ее состоит в проверке ре­жимов всех транзисторов по постоянно­му току.

Начинают наладку с последнего вы­ходного каскада VT3, так как в боль­шинстве случаев он является основным потребителем тока. Если напряжение на коллекторе VT3 равно почти 9В, транзистор полностью закрыт и через него ток не проходит. Почему? Да потому, что ток смещения, подаваемый на базу через резистор R7, слишком мал. По­ясним это расчетом. Предположим, транзистор VT3 имеет малое значение B_21Э, например 10. Тогда для протека­ния коллекторного тока I_К= 1мА ток базы должен быть в 10 раз меньше, то есть 0,1мА (100мкА). В этом слу­чае резистор R7 в цепи базы согласно закону Ома должен иметь сопротивле­ние: R7 = 9В / 0,1мА = 90кОм.

А что произойдет, если установить транзистор VT3 с B_21Э= 100? Снова подсчитаем. Ток базы I_Бтеперь в 100 раз будет меньше тока коллектора I_К= 1 мА, значит, I_Б= 1мА / 100 = 0,01мА (10мкА). В нашем же уси­лителе, имеющем R7 = 56кОм, с тран­зистором VT3, у которого B_21Э= 100, ток базы составляет: I_Б= 9В / 56к ≈ 0,2мА, а коллекторный ток I_К= I_Б * B_21Э = 0,2мА * 100 = 20мА. Следовательно, транзистор полностью открыт, его внутреннее сопротивление мало и коллекторный ток I_Копределяется толь­ко сопротивлением резистора R8, то есть I_К= 9В / 4,3кОм ≈ 2мА. При полностью открытом транзисторе падение напряжения на нем будет меньше 1В.

Измеряя напряжение на коллекторе, мы можем сделать следующий важный вывод. Когда оно близко напряжению питания, транзистор закрыт и нормаль­но работать не может. Если же напряжение на коллекторе очень мало (ме­нее 1В), транзистор полностью открыт, но работать нормально он также не в состоянии. Следовательно, при подаче фиксированного тока смещения базы с помощью одного резистора его сопро­тивление нужно подбирать под конкретный транзистор. Делается это так. Вме­сто постоянного резистора R7 впаивают переменный R_Пс большим сопротивле­нием (рис. 3), устанавливают макси­мальное его значение, подсоединяют к коллектору и общей шине вольтметр и подают питание. Затем движок R_Пвра­щают до тех пор, пока напряжение на коллекторе не станет равным 4,5В. Выключают питание, выпаивают «переменник», измеряют фактическое его со­противление, а взамен устанавливают постоянный резистор с ближайшим стан­дартным номиналом.

Наладив таким образом оконечный каскад, переходим к предоконечному VT2 (рис. 2). Сначала измерим напря­жение на коллекторе I_К. Предполо­жим, что оно равно 1,5...2В, - в та­ком режиме каскад может работать только с искажениями. Посчитаем, ка­кое напряжение смещения подается на базу VT2 с делителя на резисторах R3, R4. Если не учитывать базовый ток VT2, в точке соединения резисторов R3, R4 напряжение должно быть в пять раз меньше, чем на шине питания (R3 + R4 = 20кОм + 5кОм = 25кОм; 25кОм / 5кОм = 5). Принимая для простоты расчета напряжение на шине питания равным 9В (без учета падения напряжения на резисторе R6), определим напряжение на базе: U_Б= 9В / 5 = 1,8В. Для нормальной работы германиевого транзис­тора оно должно быть в пределах 0,2...0,4В, следовательно, напряжение на базе VT2 слишком велико и его надо уменьшить. Для этого постоянный ре­зистор R3 временно замените перемен­ным на 100 кОм и затем, постепенно уменьшая его сопротивление, установи­те на коллекторе VT2 напряжение 4...4,5В. Замерьте фактическое сопро­тивление «переменника» и замените его постоянным резистором с ближайшим стандартным номиналом. Учтите, уменьшать сопротивление резистору. R4 нельзя - ухудшится усиление каскада.

Остается теперь проверить режим входного каскада VT1. Для первых кас­кадов, работающих с очень малыми уровнями сигнала, коллекторное напря­жение может быть меньше половины напряжения питания, но не ниже 1,5В, а ток коллектора у германиевого тран­зистора при этом не должен быть ме­нее 0,2мА, иначе усиление каскада бу­дет крайне мало. Такой режим способ­ствует снижению шумов у транзистора.

Настраивают каскад по уже знако­мой вам методике. Постоянный резис­тор R1 замените переменным на 1МОм, выставите коллекторное напряжение 1,5...2В и затем установите вместо не­го резистор с соответствующим посто­янным сопротивлением. На этом под­гонка режимов транзисторов по посто­янному току завершается. Окончательно замерьте величину потребляемого тока и убедитесь, что он близок к расчет­ному.

Теперь проверьте работу усилителя на переменном токе, то есть при подаче на его вход звукового сигнала. Для этого вам потребуются два головных телефона. Один BF2 подсоедините к вы­ходу устройства для прослушивания сигнала, а второй BF1 - к входу. Постучите слегка пальцем по мембране BF1 - в «наушнике» BF2 должен быть ясно слышен громкий стук. Если звука нет, значит, возможны ошибки в монта­же, обрыв в одном из конденсаторов С1-СЗ, С5 или плохой контакт. Для проверки к конденсаторам поочередно, соблюдая правильную полярность, под­соединяют однотипный элемент. Неис­правный конденсатор заменяют новым. Плохой контакт ищут с помощью ом­метра.

Большинство транзисторных схем, пуб­ликуемых в радиолюбительской литера­туре, обычно рассчитано на работу в «тепличных» условиях, то есть при нор­мальной комнатной температуре 20...25^оС. Поместите такую самоделку в домашний холодильник или в теплую духовку, и электронное устройство тут же перестанет нормально функциониро­вать. И это вполне естественно, по­скольку оно не рассчитано на работу при значительных перепадах температу­ры. Многие читатели могут при этом возразить: а как же, к примеру, радиоприемники промышленного изготовления хорошо работают в комнате и на ули­це, летом и зимой? Все дело в том, что в промышленной аппаратуре при­нимаются специальные меры для обе­спечения температурной стабилизации режимов транзисторов, а в любитель­ских устройствах их часто опускают.

Сразу же возникает вопрос, а как убедиться в необходимости температур­ной стабилизации? Да очень просто. Со­берите несложное устройство (рис. 4) и с помощью переменного резистора R1 установите коллекторный ток транзис­тора 1...2мА. Зажмите полупроводнико­вый триод пальцами и посмотрите, что же произойдет с его током. Стрелка прибора «поплывет» - ток начнет рас­ти по мере прогрева транзистора, хотя температура пальцев ненамного выше, чем у окружающей среды. Теперь дай­те транзистору остыть, а затем косни­тесь его корпуса горячим паяльником - ток возрастет еще быстрее.

Повторим опыт в обратном порядке. Поместим проверяемый транзистор в морозильную камеру домашнего холодильника. Ток резко пойдет на убыль. Все это наглядно демонстрирует график (рис. 5), показывающий зависимость то­ка коллектора от температуры.

Итак, вы убедились, что подача фик­сированного тока смещения через один резистор - дело ненадежное. При сме­не транзистора, при изменениях темпе­ратуры или напряжения питания режим существенно нарушается и электронное устройство может перестать работать. Чтобы этого не случалось, используют различные дополнительные средства, уменьшающие влияние внешних факторов.

Так, некоторое улучшение дает схе­ма подачи фиксированного напряжения смещения базы с делителя напряжения на резисторах Rl, R2 (рис. 6). Если ток, протекающий по делителю, в 5-10 раз больше тока смещения, тогда каскад будет мало чувствителен к изменениям напряжения питания, пара­метров транзистора и т. д. Но все же такая схема несовершенна, поскольку собранный по ней каскад исправно ра­ботает при отклонениях напряжения, не превышающих 20...З0%.

Для более жесткой стабилизации ре­жима работы транзисторного каскада используется отрицательная обратная связь по постоянному току. Примером может служить схема эмиттерной стабилизации (рис. 7). Если под влиянием какого-либо дестабилизирующего фактора коллекторный ток увеличился, па­дение напряжения на резисторе R4 в цепи эмиттера также увеличивается, а напряжение смещения базы уменьшает­ся, поскольку потенциал на этой базе остался неизменным. В свою очередь, уменьшение смещения приводит к сни­жению коллекторного тока и возвраще­нию его к исходной величине. И наобо­рот, при уменьшении коллекторного то­ка падение напряжения на R4 снижает­ся, напряжение смещения увеличивается, коллекторный ток возрастает и возвращается к исходной величине.

Эмиттерная стабилизация дает хоро­шие результаты при колебаниях коэффи­циента B_21Этранзисторов максимум в 10 раз, при повышении температуры до 70...100°С, а также при любом сопро­тивлении нагрузки транзистора.

Помимо эмиттерной, существует и коллекторная стабилизация (рис. 8). Если ток покоя по какой-либо причине стремится возрасти, тогда падение на­пряжения на нагрузке R3 увеличивает­ся, напряжение на коллекторе соответ­ственно уменьшается и ток смещения падает, что приводит, в свою очередь, к снижению коллекторного тока. При стремлении тока покоя к уменьшению процесс стабилизации происходит в об­ратном порядке. Коллекторная стабилизация по своим возможностям уступает эмиттерной, поскольку сохраняет работоспособность каскада при изменениях B_21Эне более чем в 1,5-2 раза и тем­пературы на 20...30^о.

В оконечных мощных каскадах преж­де всего уделяют внимание температур­ной стабилизации, применяя в цепях смещения температурочувствительные элементы: термистор (рис. 9а), диод (рис. 9б), транзистор (рис. 9в). Их устанавливают на радиаторах оконеч­ных транзисторов. Ток покоя оконечно­го каскада выставляется подстроечным резистором R_П.

Ю. ПАХОМОВ

«Моделист-конструктор»

http://supreg1.narod.ru/