— Так вот в чем дело! Благодаря рисунку, который ты мне показал, я понял, что происходит. В точке А с малой крутизной ты прилагаешь напряжение с большей амплитудой, чем в точке В, где крутизна выше. И оба напряжения на сетке порождают колебания анодного тока с одинаковыми амплитудами. Я предполагаю, что проблема решается путем перемещения рабочей точки в зависимости от амплитуды колебаний, поступающих на вход приемника. Чем слабее эти колебания, тем сильнее они сдвигают рабочую точку вправо, чтобы более высокая крутизна обеспечила лучшее усиление.
Л. — Именно это происходит в лампах с переменной крутизной.
Н. — Подведем итоги: чем мощнее принимаемые волны, тем большее отрицательное напряжение нужно подать на сетку ламп УВЧ и УПЧ. Как это осуществляется системой АРУ?
Л. — Очень просто. Для этого используют напряжение, полученное после диода детектора. Это напряжение пропорционально амплитуде колебаний, принимаемых антенной. Напряжение АРУ, подаваемое на сетки предшествующих детектору ламп, снимается с резистора R, по которому протекает продетектированный ток (рис. 114).
Рис. 114. Напряжение АРУ, снимаемое с резистора R1 нагрузки детектора, после прохождения через фильтр R1С1 подается на сетки обеих ламп УВЧ.
Н. — Но, мой дорогой Любознайкин, то, что ты делаешь, просто безумие! В точке А мы имеем продетектированное напряжение, т. е. напряжение НЧ. Ты же не станешь устраивать своеобразную обратную связь, я бы даже сказал отрицательную обратную связь, прилагая напряжения НЧ к сеткам ламп, стоящим перед детектором.
Л. — Успокойся Незнайкин. К названным тобою сеткам это напряжение НЧ непосредственно не прикладывается. На своем пути оно проходит через резистор с высоким сопротивлением, который препятствует прохождению быстро изменяющихся напряжении. А те из них, которым все же удается пройти через резистор, конденсатором С1 с большой емкостью возвращаются на катод диода — детектора.
Н. — Цепочка R1С1 сейчас напоминает мне звено сглаживающего фильтра. Теперь-то я понимаю, что на сетки ламп с переменной крутизной подаются не напряжения НЧ, а только отрицательные потенциалы, изменяющиеся в зависимости от наведенного в антенне сигнала. Чем мощнее принимаемые волны, тем больше становится отрицательное напряжение, подаваемое на сетки ламп с переменной крутизной, что снижает чувствительность приемника. Так, несмотря на замирание, громкость звучания может удерживаться на одном уровне.
Л. — Я вижу, что ты хорошо понял принцип действия системы АРУ. Мне остается лишь добавить, что часто используют лампу, содержащую два диода с общим катодом. Один из диодов служит для детектирования сигнала, т. е. выделения колебаний НЧ, другой — детектирует колебания для создания напряжения АРУ, которое подается на сетки ламп УВЧ и УПЧ (рис. 115). Такое разделение функций позволяет создать задержанную АРУ, регулирующее действие которой начинается только после того, как мощность принимаемых волн превысит некоторую величину. Если мощность меньше этой величины, снижения чувствительности приемника не происходит. В отсутствие напряжения АРУ приемник работает с максимальной чувствительностью.
Рис. 115. Использование двойного диода позволяет разделить функции детектора и автоматической регулировки усиления и сделать последнюю задержанной, что повышает чувствительность преемника.
Задержанная АРУ осуществляется путем подачи отрицательного напряжения на анод диода, служащего для создания напряжения АРУ. Причем АРУ начинает действовать тогда, когда подаваемые на этот диод колебания по своей амплитуде превосходят отрицательное напряжение на аноде.
Н. — Ты очень понятно объяснил мне действие системы АРУ, поддерживающей постоянной громкость звучания приемника несмотря на воздействия изменений мощности электромагнитных волн. Могу ли я теперь спросить тебя, каким образом регулируют громкость звука, чтобы не досаждать соседям?
Л. — Эта регулировка осуществляется после детектирования с помощью потенциометра, позволяющего передавать на следующий каскад УНЧ большую или меньшую часть получаемого напряжения.
На схеме, которую я нарисовал тебе для объяснения задержанной АРУ, ты видишь такой потенциометр R, включенный в цепь детектора. Его также можно установить между первым и вторым каскадами УНЧ (рис. 116).
Рис. 116.Потенциометр R позволяет регулировать громкость звука приемника.
Комментарий профессора РадиоляПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРИБОРЫ
Прежде всего он напоминает физические основы электричества и строение проводников, полупроводников и диэлектриков. Затем он объясняет характеристики полупроводников типов n и р и поведение перехода между ними в зависимости от полярности и величины прилагаемых напряжений.
Мои дорогие друзья, вы сделали почти полный обзор различных радиотехнических схем на лампах. Единственное, что вы не рассмотрели, это частотную модуляцию. Я полагаю, что позднее мы изучим и это. Теперь пора приступить к обширной области полупроводниковых приборов.
Преимущество этих приборов в первую очередь в том, что они работают при напряжениях значительно более низких, чем лампы. На анод ламп необходимо подавать напряжение 100 В и более. Транзистор же довольствуется напряжением ниже 10 В, которое он получает от небольшой батареи. Еще более важно то, что транзистор не требует накала, столь необходимого для ламп.
По сравнению с лампами полупроводниковые приборы обладают высокой надежностью: срок их службы значительно больше.
Транзисторы также не столь прожорливы по сравнению с лампами: они довольствуются мощностью в сотню раз меньше той, которую потребляют электронные лампы.
И наконец, использование полупроводников позволило осуществить миниатюризацию и, я бы сказал даже, микроминиатюризацию электронного оборудования. В самом деле, объем транзисторов и других полупроводниковых приборов можно сделать очень маленьким. Стало возможным создание интегральных схем, представляющих собой комбинацию нескольких полупроводниковых приборов с резисторами и конденсаторами, где каждый из этих элементов имеет микроскопические размеры.
О микроэлектронике мы поговорим позднее. Сегодня же я хочу изложить тебе основы полупроводниковой электроники. Я надеюсь, Незнайкин, что ты ничего не забыл из моих объяснений о строении вещества. Я напомню тебе, что атом нейтрален, когда он имеет электронов столько же, сколько и протонов. Если количество электронов больше количества протонов, то он отрицательный. При обратном соотношении атом положительный.
Перемещаться могут лишь те электроны, которые находятся на внешней оболочке атома. Если эта оболочка в нормальных условиях содержит меньше четырех электронов, то они способны покинуть ее; в частности, их могут увлечь другие атомы, заряженные положительно. Поэтому вещества, атомы которых имеют на внешней оболочке меньше четырех электронов, представляют собой проводники. Высвобожденные электроны и образуют электрический ток.
Когда электрон покидает нейтральный атом, последний ионизируется положительно. Если внешняя оболочка содержит более четырех электронов, то они упорно отказываются ее покинуть. Вещество, не располагающее свободными электронами, представляет собой диэлектрик.
Наконец, существуют такие вещества, как кремний или германий, атомы которых имеют на внешней оболочке по четыре электрона. Это и не проводники, и не диэлектрики; такие вещества называют полупроводниками. Это название хорошо оправдано удельным электрическим сопротивлением этих веществ. Я напомню тебе, что этот термин обозначает сопротивление кубика вещества с ребром длиной 1 см.
Удельное электрическое сопротивление проводников составляет (1 — 100)·10-6 Ом. У полупроводников этот показатель находится в пределах от 0,01 до 1000 Ом, а у диэлектриков — от 10 до 106 МОм (удельное электрическое сопротивление кварца). Как видишь, полупроводники занимают место между проводниками и диэлектриками.
На чем основана собственная проводимость полупроводников? Очень просто, на тепловом движении их атомов. Молекулы находятся в беспорядочном движении, которое по мере повышения температуры усиливается. Так, в германии при температуре окружающей среды + 22 °C под воздействием движения молекул освобождаются два электрона на один миллиард атомов. Это, разумеется, не очень много, но вспомни, что 1 мг германия содержит 1026 атомов. Это означает, что в этом количестве содержится два миллиарда свободных электронов, создающих очень слабый ток, имеющий величину 10-9 А. С повышением температуры полупроводника этот ток усиливается. Этого, однако, следует избегать, потому что, как сейчас увидим, в полупроводниковых приборах используется не собственная проводимость, создаваемая тепловым движением. И в этом кроется причина более частого использования кремния, который менее германия чувствителен к повышению температуры: удельное электрическое сопротивление кремния изменяется значительно меньше, чем у германия.
Можно также повысить проводимость полупроводников, подвергая их атомы воздействию фотонов. Что такое фотон? Это частица света. По теории Луи де Бройля, световые лучи состоят одновременно из этих частиц и электромагнитных волн. Направь свет на пластинку селена и ты увидишь, что удельное электрическое сопро