Главная -> Книги

(0) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20) (21) (22) (23) (24) (25) (26) (27) ( 28 ) (29) (30) (31) (32) (33) (34) (35) (36) (37) (38) (39) (40) (41) (42) (43) (44) (45) (46) (47) (48) (49) (50) (51) (52) (53) (54) (55) (56) (57) (58) (59) (28)

и само сопротивление нагрузки Наконец, семейство выходных характеристик позволяет разумно выбрать режим транзисторного усилителя, а также определить один из основных его параметров -выходное сопротивление вых. С определения этого параметра мы, пожалуй, и начнем (рис. 58).



Гис 57. Семейство выходных характеристик транзистора показывает, как меняется коллекторный ток при изменении коллекторного напряжения и прн различных напряжениях на базе.

Рис 58 Соотношение между выходным напряжением и выходным током можно характеризовать величиной выходного сопротивления, нужно различать выходное сопротивление для постоянного н переменного (меняющегося) тока.

Когда решается вопрос о выборе нагрузки для транзисторного усилителя, то прежде всего нужно знать, куда эта нагрузка попадет-каково сопротивление цепи, в которую нагрузка будет включена.

Именно сопротивление усилителя «со стороны нагрузки», сопротивление, с которым встретится нагрузка, попав в усилительный каскад, и называется выходным сопротивлением ?вых усилителя. В нашей схеме (мы не случайно все время подчеркиваем «в нашей схеме» - в других схемах все может быть по-другому, и вы в этом скоро убедитесь) нагрузка включается в коллекторную цепь. И выходное сопротивление /?вых - это внутреннее сопротивление самого транзистора от вывода коллектора до вывода базы. Сопротивлением источника питания, который также входит в коллекторную цепь, можно пренебречь- оно очень мало, а при последовательном соединении главную роль играет большое сопротивление, в данном



случае -сопротивление коллекторного рга-перехода (Воспоминание № 5).

В общих чертах можно сразу сказать, что выходное сопротивление Rbux в нашей схеме будет весьма большим, так как коллекторный переход - это, по сути дела, диод, включенный в обратном направлении. Подсчитать величину Rbux можно, пользуясь одной из выходных характеристик транзистора. На рис. 58 для этого используется выходная характеристика (зависимость /к от Сбк), снятая при 1/эб = 200 мв.

Давайте для начала, не обращая внимания на то, что происходит в самом транзисторе, поступим с ним так же, как поступали в свое время при определении входного сопротивления (рис. 56). Давайте заменим весь полупроводниковый триод одним резистором Rbmx и будем считать, что именно к нему подключается нагрузка.

Выходное сопротивление для постоянного тока /?вых= определяется просто: постоянное напряжение на коллекторе Сбк нужно разделить на постоянный коллекторный ток 7к. Выходное сопротивление /?вых= очень сильно зависит от режима входной цепи, от управляющего напряжения t/эб. Когда транзистор заперт, когда нет тока в его коллекторной цепи, то /вых=, естественно, бесконечно велико.

«Плюс» на базе ничего не меняет, так как триод продолжает оставаться закрытым. Зато с появлением на базе «минуса» появляется коллекторный ток /к и сопротивление /?вых= резко уменьшается. Чем больше «минус» на базе, тем больше /н, тем, следовательно, меньше /?вых=. Выходное сопротивление для постоянного тока может быть очень небольшим, вплоть до нескольких омов и даже долей ома. Совсем другие величины характеризуют выходное сопротивление для переменного тока.

Динамическое сопротивление Rbbix будем определять так же, как определяли и динамическое входное сопротивление: изменим коллекторное напряжение на величину АСбк, посмотрим, на какую величину А/к при этом изменится коллекторный ток, а затем найдем вых по формуле закона Ома: /?вых = АСбк • А/к- У транзистора, характеристика которого приведена на рис. 57 и 58, выходное сопротивление оказалось равным 100 ком. В действительности же для нашей схемы величина Rbux можст окззаться значительно больше, иногда достигая даже несксльких мегом.

То, что /?вых должно быть очень большим, видно по самой выходной характеристике: почти на всем протяжении она представляет собой слегка наклоненную прямую линию. Небольшой наклон характеристики говорит о том, что при изме-168

нении бк ток /к меняется очень мало, а это как раз и свидетельствует о большом сопротивлении цепи.

Каждая выходная характеристика из нашего семейства, в частности характеристика, снятая при входном напряжении (/36 = 200 мв, по сути дела, представляет собой обратную ветвь вольтамперной характеристики полупроводникового диода (рис. 19). И это вполне понятно, ведь коллекторный переход - это не что иное, как полупроводниковый диод, включенный в обратном направлении. Не стоит придавать значения тому, что выходная характеристика транзистора в сравнении с характеристикой диода оказывается перевернутой «вверх ногами». Характеристика перевернута только потому, что «ее так повесили», только потому, что нам так удобней на нее смотреть. Только поэтому коллекторный ток, который является обратным током «коллекторного диода», растет не вниз от нуля, а вверх, и только поэтому «минус» напряжения на коллекторе мы откладываем не влево от нуля, а вправо.

Выходная характеристика транзистора похожа на вольтам-перную характеристику диода «во всех подробностях». При небольших напряжениях на выходной характеристике имеются загибы, а при больших напряжениях ток /к резко возрастает. Это начинается электрический пробой, вслед за которым, как мы уже знаем, произойдет тепловой пробой, и транзистор выйдет из строя. Таким образом, можно сразу же сделать некоторые рекомендации по поводу рабочего режима транзистора: напряжение на коллекторе никогда не должно заходить в область левого загиба, так как в этой области происходит иска-"жение формы сигнала (подобно тому, как искажается сигнал на загибах входной характеристики; рис. 55). С другой стороны, напряжение на коллекторе не должно заходить в область правого загиба, то есть не должно заходить в область пробоя. На деле, выбирая режим транзисторного усилителя, приходится вводить еше более строгие ограничения.

На семействе выходных характеристик транзистора нужно отметить несколько запретных зон (рис. 59). Это говорит о том, что коллекторный ток и коллекторное напряжение не должны быть ни слишком большими, ни слишком малыми, что они могут изменяться не как угодно, а лишь в определенных пределах - в пределах не заштрихованной на рисунке рабочей зоны. Чем же определяются границы этой рабочей области? Чем определяется тот набор токов и напряжений, при которых режим коллекторной цепи не попадает в опасные запретные зоны?

Левая граница рабочей области нам уже известна - за ней находится запретная зона загибов, загнутых участков харак-



теристик Попадание в эту запретную зону приводит к иска жению формы сигнала Чтобы не попадать в зону искажений, не нужно допускать, чтобы напряжение на коллекторе стано вилось меньше чем U

Правая граница рабочей области - это изогнутая линия с надписью «Не входить - пробой» Переход этой границы влечет за собой прямо-таки смертельную опасность, так как приводит в запретную зону, где коллекторному рп переходу транзистора грозит тепловой пробой Еще знакомясь с диодами, мы установили, что рп переход можег выйти из строя.


Рис 39 На выходной xapaKTepHLTHKe можно отметить запрещенные обла сти, то есть такие значения коллекторного тока и напряжения, которые по каким либо причинам не должны (или не могут) появляться

если превысить некоторую величину подводимой к нему мощности Эта мощность-мы назвали ее допустимой мощностью,- как всегда, равна произведению тока на напряжение (Воспоминание № 4) У диода ей соответствует вполне определенное значение обратного тока и обратного напряжения.

У транзистора дело обстоит иначе при одном и том же напряжении на коллекторе ток через рп переход, то есть коллекторный ток, может иметь разную величину Все зависит or числа зарядов, впрыскиваемых в этот переход из базы, то есть в итоге все зависит от управляющего напряжения t/.эб Вот почему одному и тому же значению допустимой мощности - у нас она равна 50 мет-соответствуют разные комбинации коллекторного тока /к и коллекторного напряжения t/gK При небольшом коллекторном токе /к можно допустить сравнительно высокое коллекторное напряжение Ucm, а при увеличении тока /ь напряжение Оок должно быть поменьше Вычислив допустимое напряжение на коллекторе для разных управляющих напряжений (а значит, для разных коллекторных то-юв), мы как раз и получим изогнут\ю пограничную линию, переступать которую нельзя «под страхом смерти»

И, наконец, еще одно, третье ограничение коллекторный ток не должен быть меньше некоторой величины /ко Здесь, правда, мы выразились не совсем точно - коллекторный ток не то что не должен переступать границу /«о, а он просто не может перейти эту границу Запретная зона, которая лежит ниже линии /ко, отличается от двух предыдущих запретных зон именно тем, что в нее просто невозможно попасть.

Действительно, допустив ошибку в выборе режима, вы можете уйти из рабочей области влево и еде тать сигнал жертвой загиба Вы можете нечаянно (например, повысив напряжение Usk) уйти из рабочей области вправо и увидеть, как мощность, выделяемая на коллекторном переходе, в какие то моменты становится больше допустимой (это, правда, будут не voMCHTbi, а всего один момент - транзистору достаточно один раз ненадолго перейти границу допустимой мощности, чтобы он уже навсегда перестал быть транзистором) А вот перейти нижнюю границу рабочей области даже при желании невозможно - коллекторный ток никаким разумным способом нельзя сделать меньше, чем /„о Именно поэтому ток /ко называют неуправляемым коллекторным током

Как ни мал этот ток (он обычно в тысячи раз меньше средней величины /к), а его влияние на работу транзистора огромно Именно поэтому мы несколько подробней остановимся на происхождении неуправляемого тока /„о и на той роли, которую он играет в транзисторном усилителе. jj



(0) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20) (21) (22) (23) (24) (25) (26) (27) ( 28 ) (29) (30) (31) (32) (33) (34) (35) (36) (37) (38) (39) (40) (41) (42) (43) (44) (45) (46) (47) (48) (49) (50) (51) (52) (53) (54) (55) (56) (57) (58) (59)