Сразу же признаемся, что на входной характеристике, так же как и на характеристиках, с которыми нам еще предстоит познакомиться, есть и ряд других неточностей, ряд других упрощений. На них пришлось пойти лишь только для того, чтобы наиболее важные «черты характера» полупроводникового триода не потонули в океане второстепенных подробностей.

Под действием напряжения Ug меняется эмиттерный ток /э, а значит, коллекторный ток /„ и напряжение на нагрузке Un. Одновременно вслед за изменением иб меняется и ток базы /б, представляющий собой небольшое ответвление эмиттерного тока (рис. 35). Поэтому вслед за входной характеристикой, показывающей зависимость /э от Сэб, нужно построить и несколько ее двойников -несколько характеристик, показывающих, как меняется /к, /б и Uh при изменении первопричины всех событий -напряжения Саб. Пользуясь этой группой характеристик, можно определить ряд важных параметров тран-

Рис. 54. Входная характеристика транзистора показывает, как меняется входной ток (ток эмиттера) при изменении управляющего напряжения (напряжение между базой и эмиттером).

зистора, а также сформулировать полезные рекомендации по подбору его режима.

Характеристики, приведенные на рис. 54, хотя и не относятся к какому-либо определенному типу транзистора, но по значениям токов и напряжений весьма близки к характеристикам многих транзисторов небольшой мощности. Поэтому и параметры, которые мы определим, в известной степени будут близки к параметрам реальных транзисторов.

Прежде всего отметим прямолинейный участок на входной характеристике: он начийается от напряжения С* ==150 мв. Именно начиная с этого напряжения практически соблюдается прямая пропорциональная зависимость между напряжением Сэб и током /э (увеличим напряжение в два раза, и ток вырастет в те же два раза), и поэтому входная характеристика начиная с С*д=150 мв представляет собой почти прямую линию.

При напряжениях меньших чем 150 мв зависимость эта носит сложный характер, и, уж во всяком случае, она не похожа на прямую пропорциональную зависимость. Участок от О до С*д =150 же называется нелинейным участком или, проще, загибом. О причинах появления этого загиба уже шла речь, когда мы знакомились с диодом. Во многих случаях режим транзистора нужно выбирать так, чтобы входное напряжение всегда было больше f/gg» то есть не попадало бы в район загиба характеристики. Подробно об этом ограничении будет рассказано чуть позже (стр. 184), а сейчас лишь отметим, что работа в области загиба приводит к искажениям формы сигнала (рис. 55).

В качестве следующего шага определим входное сопротивление транзистора, то есть сопротивление, которое встречает со стороны транзистора ток, идущий от источника слабого сигнала.

Поскольку входная цепь транзистора представляет собой диод, включенный в прямом направлении, то можно сразу сказать, что его входное сопротивление Rx будет небольшим. Определить величину этого сопротивления можно следующим образом: нужно на время вообще забыть о существовании транзистора и предположить, что источник слабого сигнала подключен к некоторому условному резистору Rbx (рис. 56). Если известны ток и напряжение в цепи резистора, то его сопротивление нетрудно подсчитать по одной из формул всетого же закона Ома, а именно R = U:].

Казалось бы, что для подсчета величины Rbx нужно подставить в эту расчетную формулу любое из возможных

значений напряжения t/эб и соответствующий этому напряжению ток /э. Однако подобным образом можно найти лишь входное сопротивление для постоянного тока /?вх=. Да и то для разных напряжений Уэб это сопротивление будет различным.

Пользуясь характеристикой (рнс. 54), примерно определим, что при /эб = 50 мв эмиттерный ток равен /., = 0,2 ма, а значит, /?вх==50 мв : 0,2 ма = 250 ом. Тем же способом найдем, что при Us6=\50 же входное сопротивление /?вх= = 75 ож, а для Us6== = 250л1в найдем/?вх = 25 ом. Разными входные сопротивления получаются все из-за того же загиба на характеристике, так как в районе загиба ток растет намного медленней, чем на прямолинейном участке.

Научившись определять входное сопротивление для постоянного тока, мы отнюдь не решили поставленной задачи: ведь нам нужно определить сопротивление, с которым встретится источник сигнала, а он, конечно, дает переменный ток. Каким же образом можно найти входное сопротивление Rbx для переменного тока? Для этого нужно посмотреть, как меняется ток /э при изменении напряжения (/эб- Давайте вытащим на свет уже знакомые нам «дельты» (стр. 87) и будем учитывать не статические, не мертвые токи и напряжения, а их изменения.

Рис. 55. Если сигнал попадает в область загиба входной характеристики, то искажается форма этого сигнала.

Рис 56. Соотношение между управляющим напряжением и входным током можно характеризовать величиной входного сопротивления. Нужно различать входное сопротивление для постоянного и переменного (меняющегося) тока

Поскольку чаще всего используется прямолинейный участок входной характеристики, то определим величину Rbx именно для этого участка. Зададимся каким-либо определенным изменением входного напря.жения Af/go, найдем соответствующее ему изменение тока А/э, а затем, пустив в ход все тот же закон Ома, получим /?вх = АС/эб : А/э- Это Rbx как раз и есть то самое входное сопротивление, которое оказывает входная цепь транзистора изменяющемуся току, и называется оно динамическим входным сопротивлением.

На рис. 56 показан пример определения величины Rbx-Определив ток h при напряжениях Ug, равных 200 мв и 250 мв, подсчитав Д1/эб = 250 jus-200 жв = 50 мв и соответствующее ему Д/э=10 ма-6 жа = 4 ма, находим, что входное сопротивление транзистора в нашей схеме равно 12,5 ом. Это очень небольшая величина, но ничего иного мы, собственно говоря, и не ожидали от открытого диода. Несколько забегая вперед, заметим, что .малое входное сопротивление доставит нам

немало хлопот и явится одной из причин, ограничивающих применение схемы, которую мы сейчас исследуем.

Следующее, что нам нужно было бы сделать, это определить коэффициенты усиления по току к,, по напряжению и по мощности Кр.

Коэффициент усиления во всех случаях показывает, во сколько раз та или иная величина - ток, напряжение или мощность- на выходе усилителя больше, чем на входе.

С коэффициентом усиления по току мы уже встречались. В свое время (рис. 35) мы обозначали его греческой буквой а. Разница между коэффициентами а и К/ лишь в том, что первый относится к самому транзистору, а второй - к транзистору, включенному в определенный усилительный каскад с определенной нагрузкой. В нашей схеме нагрузка очень слабо влияет на изменение токов 4 и /к, а поэтому можно считать, что а и К/ - это одно и то же. Попутно еще раз заметим, что коэффициент а назван коэффициентом усиления незаконно, так как в нашей схеме усиления по току не происходит-коллекторный ток /к всегда несколько меньше эмиттерного /э, и поэтому а<1.

Для того чтобы определить а, можно воспользоваться одновременно двумя приведенными на нашем графике характеристиками (рис. 54-Л и Б), одна из которых показывает зависимость /э от Сдб, а другая - зависимость /„ от Сзб- У нашего подопытного транзистора при увеличении Саб н 50 мв эмиттерный ток возрастает на 4 ма, коллекторный - лишь на 3,6 ма, так как одновременно на 400 мка (то есть на 0,4 ма) увеличивается ток базы. Отсюда легко найти, что а = 0,9. Это довольно низкая величина; как правило, у транзисторов а ле-л<ит в пределах 0,96-0,99.

Коэффициент усиления по напряжению Ки зависит от того, какое сопротивление нагрузки включено в коллекторную цепь. Поэтому сам коэффициент к.в отличне от а, не является параметром транзистора и характеризует усилительный каскад в целом. В нашем примере в коллекторную цепь включен резистор Rh=1 ком, и при изменении коллекторного тока от 6 до 10 ма, то есть всего на 4 ма, напряжение на этом резисторе меняется от 6 до 10 в, то есть всего на 4 s (АСн = = AIkRh). Иными словами, при изменении входного напряжения Сэб на 50 мв (и именно при таком изменении ток /к меняется примерно на 4 ма) выходное напряжение U„ меняется на 4 е. А это значит, что напряжение усиливается в восемьдесят раз. Такая величина вполне реальна для нашей схемы, хотя эта схема позволяет получить значительно более высокое усиление по напряжению, вплоть до нескольких сотен раз. 164

Коэффициент усиления по мощности Кр равен произведению коэффициентов усиления по току а и по напряжению к,/. И это вполне понятно: мощность в равной степени зависит от тока и напряжения, и, увеличив, например, в два раза ток и в два раза напряжение, мы увеличиваем мощность в четыре раза. Поскольку коэффициент усиления по току а очень близок к единице, можно считать, что усиление по мощности примерно такое же, как и усиление по напряжению

(Кс/Кр).

Казалось бы, что можно как угодно увеличить усиление по напряжению Ки, а вместе с ним и усиление по мощности Кр увеличивая сопротивление нагрузки Ru- Однако в действительности здесь, конечно, существуют ограничения. (Иначе зачем было бы строить многокаскадные усилители - включай побольше сопротивление нагрузки и получай от одного каскада все необходимое усиление!) Об одном из таких ограничений мы уже говорили: чем больше Rh, тем большая часть питающего напряжения на нем теряется (рис. 38). Другое ограничение можно будет понять, познакомившись с выходной характеристикой транзистора.

Выходная характеристика транзистора (рис. 57) показывает, как меняется коллекторный ток /к при изменении напряжения Сбк между базой и коллектором. Обычно на одном графике размещают целое семейство выходных характеристик- несколько кривых, каждая из которых снята при «своем» неизменном входном напряжении Сэб- Вот как снимают такое семейство характеристик. Установив, например, Сэб = = 150 мв, поддерживают его неизменным и постепенно, от нуляувеличивая Сбк отмечают на графике, как меняется ток /к. Затем устанавливают другое входное напряжение Сэб. например 175 мв, и вновь, начав от нуля, меняют Сбк и регистрируют /к. Точно так же снимают характеристики и прн других значениях Сэб.

Что же можно увидеть, всматриваясь в семейство выходных характеристик транзистора? Прежде всего эти характеристики позволяют судить о том, что происходит в коллекторной цепи при работе усилительного каскада, то есть когда одновременно меняется и входное напряжение, и напряжение на коллекторе. (Напряжение на коллекторе меняется потому, что под действием сигнала в итоге меняется напряжение на нагрузке: чем больше напряжение на нагрузке, тем меньше оно на самом коллекторе.)

Кроме того, выходные характеристики позволяют определить, как влияют на режим транзистора напряжение источника питания, напряжение, действующее во входной цепи Сэб,