Шаг за шагом. Транзисторы - [114]

Рис. 125. Понятие «генератор тока» или «генератор напряжения» прежде всего отражает соотношение между сопротивлением генератора и нагрузки.

Сопротивление резистора R_б, через который коллекторное напряжение попадает на базу, во много раз больше, чем сопротивление R_вх= эмиттерного рn-перехода. Это ясно хотя бы из того, что коллекторное напряжение составляет 5—10 в, а на базе должно остаться смещение всего 0,1–0,2 в. Подобное деление возможно лишь в том случае, если сопротивление верхней части-делителя R_б в несколько десятков раз больше, чем сопротивление его нижней части R_вх=. Такое соотношение сопротивлений позволяет рассматривать всю цепь смещения как цепь с генератором тока, внутреннее сопротивление которого R_б, а нагрузка R_вх=.

Мы уже говорили, что в цепи генератора тока сама величина тока почти не зависит от сопротивления нагрузки и в основном определяется большим сопротивлением генератора, в нашем случае — сопротивлением резистора R_б. Представьте себе, что в схеме, где смещение подается от коллекторной батареи через резистор R_б, вы меняете транзисторы, и у них, в силу известного разброса параметров, оказываются различными сопротивления эмиттерного рn-перехода R_вх=. В этом случае ток в цепи, по сути дела, меняться не будет, так как небольшое сопротивление рn-перехода мало влияет на ток в цепи, куда включен резистор R_б с большим сопротивлением.

Но если через какой-нибудь участок цепи проходит неизменный ток и меняется сопротивление этого участка, то неизбежно (согласно закону Ома — U = I·R) будет меняться действующее на участке напряжение. Иными словами, при включении транзисторов с разными R_вх= будет меняться напряжение на этих сопротивлениях, будет меняться начальное отрицательное смещение, которое подается на вход триодов.

Из всего сказанного так и хочется сделать вывод: «Это недопустимо! При смене транзисторов нужно менять и резистор R_б, с тем чтобы всегда делить коллекторное напряжение в одной и той же пропорции. Смещение на базе всегда должно быть одинаковым!!!» Несмотря на кажущуюся логическую безупречность этого вывода, он все же неверен. Точнее, не совсем верен.

Напряжение смещения, которое мы подводим к транзистору, — это не самоцель. Мы подводим напряжение смещения для того, чтобы создать во входной цепи определенный ток, который затем попадет в коллекторную цепь и, по сути дела, определит все события, происходящие в транзисторном усилительном каскаде. Чтобы установить режим транзистора, нужно задать в его входной цепи определенный ток, и только поэтому нужно подвести к ней определенное напряжение. А если сопротивление эмиттерного рn-перехода у транзисторов окажется различным, то к ним придется подводить и разные напряжения— лишь в этом случае можно будет установить во входной цепи этих транзисторов один и тот же ток.

Из этого рассказа можно сделать несколько полезных выводов. Прежде всего, рассматривая процессы в схеме, о которой идет речь, и, что еще важнее, при ее налаживании, можно вообще исключить из рассуждений подводимое ко входу транзистора постоянное напряжение U_см и сразу же учитывать ток смещения I_см во входной цепи. А поскольку у нас генератор тока, то величина I_см будет всегда одинаковой и режим транзистора всегда будет определяться лишь сопротивлением R_б. Именно подбором этого сопротивления можно установить необходимый начальный ток во входной цепи, установить режим транзистора.

Все сказанное совершенно не противоречит тому, что говорилось раньше: мы рассматривали всю цепь подачи смещения как делитель напряжения, и из наших рассуждений также следовало, что режим устанавливается подбором резистора R_б. От того, что мы перешли к иному описанию процесса, сам этот процесс не изменился: как и прежде, на эмиттерном переходе действует напряжение; как прежде, во входной цепи протекает ток. Перейдя к новому описанию, рассматривая всю цепь как генератор тока, мы лишь несколько упростили картину, нарисованную в своем сознании, сделали ее более удобной для мысленного анализа. Не думая ни о каком напряжении U_см, мы просто считаем, что нужно установить во входной цепи заданный ток I_см (обычно задается ток коллектора I_к=, который зависит от I_см), а значит, нужно подобрать резистор R_б, определяющий величину этого тока.

Следующий вывод носит более общий характер — он касается распространенного выражения: «транзистор — это прибор, управляемый током».

Иногда это говорится для того, чтобы подчеркнуть отличие транзистора от лампы, во входной цепи которой ток очень мал и которую поэтому считают усилительным прибором, управляемым напряжением. Разумеется, в работе лампы и транзистора есть различия, но вряд ли стоит пытаться описать их короткой фразой, которая к тому же относится лишь к одному из отличий, определяет его неточно (события во входных цепях транзистора и лампы характеризуются и током, и напряжением— этими двумя показателями единого процесса), а некоторые важные различия, в частности рекомбинацию зарядов в рn-переходах, не учитывает совсем.

Часто говорят о токовом принципе управления транзистором, имея в виду, что его входная цепь, в большинстве случаев обладающая малым сопротивлением, подключена к высокоомному источнику сигнала, то есть к генератору с очень большим внутренним сопротивлением