найти пределы изменения коллекторного тока и напряжения на коллекторе. Так, если входное напряжение меняется от 150 мв до 250 мв (наша входная характеристика говорит о том, что такие пределы изменений вполне допустимы), то все события в транзисторе будут происходить в пределах участка MN нагрузочной прямой. При этом коллекторный ток будет меняться от 2 ма до 10 ма, а напряжение на коллекторе- от 2 8 до 10 в. Отсюда легко найти и амплитудные значения напряжения и тока выходного (усиленного) сигнала мп,= /к(мн): 2 = 8 ма :2 = 4 ма. Мы делим /к(мн)На два потому, что в этом интервале должны «поместиться» две амплитуды («положительная» и «отрицательная»), а значит, на каждую из них придется только половина /k(mn). Аналогично находим и амплитуду переменного напряжения: Спл = f-6K(MN): 2 = = 8 8:2 = 4 8.

Прежде чем двигаться дальше, нам нужно покаяться в грехах, рассказать о некоторых неточностях, которые мы допустили, пытаясь отделить суть дела от второстепенных подробностей, и, по возможности, избежать лишних названий, терминов и объяснений.

Так, например, мы назвали входными характеристиками все графики, приведенные на рис. 54, в то время как входной характеристикой официально называется лишь зависимость /э от t/эб. Более того, зависимость напряжения на нагрузке U,i от напряжения t/аб на входе транзистора попала в число вход-пых характеристик совсем уже незаконно: все эти характеристики снимаются без нагрузки, при постоянном напряжении на коллекторе и поэтому называются статическими. Статическими, кстати, называются и все наши выходные характеристики. Они тоже снимаются без нагрузки, а влияние Ra учитывается путем несложных вычислений и построений.

Мы не отметили на входной характеристике очень небольшой эмиттерный ток, возникающий при отсутствии входного напряжения, то есть при /эб = 0, если при этом есть хотя бы небольшое напряжение на коллекторе. Этот начальный ток появляется благодаря тому, что коллекторный ток создает в самой базовой области на ее собственном, внутреннем сопротивлении некоторое внутреннее напряжение, отпирающее эмиттерный переход даже тогда, когда нет внешнего отпирающего напряжения.

Другой «странный ток»-довольно большой коллекторный ток /к, который существует даже при отсутствии коллекторного напряжения, то есть при 1/бк=0. Он появляется из-за диффузии через базу зарядов, впрыснутых в нее из эмиттера.

Мы не будем продолжать перечисление подобных второсте-

пенных, но несомненно интересных подробностей. Во-первых, с некоторыми из иих нам еще предстоит встретиться. Во-вторых, уже пора сделать какие-нибудь полезные выводы из долгого и трудного разбора входных и выходных характеристик транзистора.

УЧИТЕСЬ ДЕЛАТЬ ВЫВОДЫ

Первые несколько выводов мы, как говорится, можем «взять голыми руками», бегло взглянув на рис. 56 и 58. Выводы эти касаются параметров самого транзистора - он обладает очень небольшим входным сопротивлением, очень большим выходным сопротивлением и не дает усиления по току.

Другие выводы - они касаются режима транзисторного усилителя - будут сделаны на основании анализа входной и выходной характеристик, причем мы будем наблюдать за усилителем в динамическом режиме, то есть когда на его вход подан усиливаемый сигнал, а в коллекторную цепь включена нагрузка.

Чтобы легче представить себе то, что происходит в этом случае с транзистором, мы воспользуемся совмещенными графиками, пример построения которых понятен из рис. 62.

В левой части рис. 62 помещена входная характеристика транзистора, которая показывает, как меняется ток /э при изменении управляющего напряжения U35. Само же напряжение t/эб непрерывно меняется, так как ко входу усилителя подведен сигнал t/сиг. Кроме того, на входе действует еще и напряжение смещения Ьем- Суммируясь, Ucm и сигнал дают меняющееся напряжение t/эб. График этого напряжения (рис. 62-Б) мы «положили набок» и совместили его с входной характеристикой. «Совместили»- это значит, что деления на оси напряжения 6эб графика Б совпадают с делениями на оси напряжения t/эя графика А. Иными словами, одинаковые значения напряжений - 100 мв, 200 мв, 300 мз и т. д.- лежат строго друг против друга, то есть совмещены.

Обратите внимание, что ось времени, на графике Б размечена не в «законных» единицах времени - не в сек, мсек, мксек и т. д. На этой оси маленькими буквами а, б, в отмечены лишь три наиболее интересных момента. Так, например, от момента О до момента а входного сигнала нет, и на базе действует только одно смещение. Моменты б и s соответствуют положительной и отрицательной амплитудам усиливаемого сигнала. Суммируясь с Ucu или вычитаясь из него, эти амплитуды дают наибольшее t/эб-макс или наименьшее t/s-MWH напря-нение на базе.

Попутно еще раз напоминаем, что наибольшим напряжением на базе мы будем считать наибольший «минус» на ней, именно тот самый «минус», который отпирает эмиттерный рп-переход и увеличивает эмиттерный ток. «Минус» напряжения (/эб откладывается по оси напряжений вправо от нуля. Это непривычно, но зато удобно. Конечно, более привычным было бы откладывать вправо от нуля не «минус», а «плюс». Но для этого уже пришлось бы вести речь не о «минусе» на базе, а о «плюсе» на эмиттере. И хотя по существу здесь нет никакой разницы (если на базе - 2 в относительно эмиттера, то на эмиттере +2 в относительно базы; человек, живущий на первом этаже шестиэтажного дома, может сказать, что над ним пять этажей, а тот, кто живет на последнем этаже, может сказать, что под ним пять этажей), однако в интересах будущего лучше приучиться говорить о напряжении на базе относительно эмиттера, а не о напряжении на эмиттере относительно базы. Поэтому-то мы и откладываем вправо от нуля отрицательное напряжение -(/об, то есть «минус» на базе.

Рис. 62 Если известно, как меняется входное напряжение, то, пользуясь входной характеристикой, можно построить график входного (эмиттерного)

тока.

Итак, мы совместили с входной характеристикой транзистора график, показывающий, как с течением времени меняется входное напряжение (/эб- Теперь можно быстро узнать, каким будет эмиттерный ток в тот или иной момент времени Для этого достаточно определить (/дб, затем провести вспомогательную прямую линию на входную характеристику и, наконец, по входной характеристике определить, каким будет ток при данном (/эб. Так, например, легко находим, что в момент а на базе действует напряжение (/эб = 200 мв и что этому напряжению соответствует ток /э = 6 ма. Аналогично для момента б находим (/эб = 250 мв и /э=10 ма, а для момента в определяем (/эб=150 мв и /э=2 ма.

Определяя ток для разных моментов времени, можно построить еще один важный график - зависимость входного тока /э от времени t. Для удобства этот третий график (рис. 62- В) располагаем справа от входной характеристики и ось тока /э размечаем в том же масштабе, что и ось тока h на входной характеристике. Это позволит упростить само построение третьего графика, так как необходимую величину тока можно будет откладывать на нем, протянув вспомогательную прямую линию от входной характеристики.

Как видите, совмещенные графики для входной цепи строятся очень просто и позволяют наглядно представить себе, что произойдет с эмиттерным током (не забывайте - от него зависит и коллекторный ток!) при тех или иных изменениях смещения или самого входного сигнала.

Несколько сложней обстоит дело с построением совмещенных графиков, иллюстрирующих работу коллекторной цепи (рис. 63). Трудность состоит в том, что просто некуда приложить «самый главный» график, определяющий все поведение транзистора, в том числе и поведение коллекторной цепи. Речь идет о графике, который показывал бы, как меняется управляющее напряжение (/эб (листок Б). По вертикальной и горизонтальной осям выходной характеристики (рис. 63-А) откладываются соответственно коллекторный ток и коллекторное напряжение, которые в очень сильной степени зависят от (/эб. А изменения самого управляющего напряжения (/эб отражены лишь в том, что построена не одна, а целое семейство выходных характеристик и при изменении (/эб следует переходить с одной из них на другую (стр. 165). Поэтому есть лишь один способ хоть как-нибудь отметить на выходной характеристике то, что происходит на входе транзистора. Нужно помечать тех «членов семейства», помечать те отдельные статические характеристики, которые соответствуют изменяющемуся входному напряжению. [gj

Мы в дальнейшем будем помечать лишь три такие статические характеристики: одну - соответствующую наибольшему напряжению на базе /эб-мако другую - соответствующую наименьшему напряжению на базе Уэб-мии и третью -соответствующую напряжению постоянного смещения Ucm- По этим трем характеристикам можно определить наибольший коллекторный ток / макс- наименьший коллекторный ток /""минИ коллекторный ток покоя /„ п -постоянный ток в коллекторной цепи, когда сигнала нет. Попутно отметим, что этот ток очень часто определяет и энергию. Потребляемую от источника питания, так как он говорит о том, что потребляется от этого источника не в самом трудном случае (/к-макс,момент б), не в самом легком случае (/к-мин, момент б), а в среднем за длительное время.

И еще одно попутное замечание: токи эмиттера /э-п и базы /б п при отсутствии сигнала также называют токами покоя. Подсчитав /к для разных моментов времени, можно легко построить график изменения этого тока с течением времени

Рис. 63. Если известно, как меняется входное напряжение, и известно сопротивление нагрузки, то, пользуясь выходной характеристикой, можно построить график коллекторного тока и напряжения на коллекторе

(на нагрузке).

(листок i5). Для простоты построения график этот удобно расположить слева или справа от выходной характеристики, причем расположить так, чтобы оси /к оказались совмещенными.

Отметив три статические характеристики, соответствующие наибольшему, наименьшему и среднему напряжению на входе транзистора, можно, пользуясь линией нагрузки, определить, как будет изменяться и напряжение Сбк на коллекторе (точнее- между коллектором и базой). Для этого достаточно опустить на горизонтальную ось вспомогательные линии от точек пересечения линии нагрузки с соответствующими статическими характеристиками. Определив границы изменения Ue к, можно очень просто построить график, показывающий, как меняется это напряжение с течением времени (листок Г).

Мы все время считаем, что продукция усилителя - это переменная составляющая напряжения на нагрузке Uh~. Но можно легко доказать, что переменное напряжение на нагрузке меняется в тех же пределах, что и напряжение на самом коллекторе. Действительно, нагрузка и коллекторная цепь самого транзистора образуют делитель, к которому приложено напряжение коллекторной батареи. В динамическом режиме сопротивление коллекторной цепи меняется, а сопротивление нагрузки, естественно, остается неизменным. Поэтому подводимое напряжение Ец непрерывно перераспределяется между этими двумя участками делителя, причем сумма напряжений Uh+Uqk всегда остается неизменной и равной Ек. Это значит, что если напряжение на нагрузке увеличится, например, на 2 в, то на те же 2 в уменьшится напряжение на коллекторе, и наоборот: на сколько увеличится Uok, на столько же уменьшится и Ua. Иными словами, в динамическом режиме напряжение на нагрузке меняется на ту же величину, что и напряжение на коллекторе, и можно с равным успехом называть выходным сигналом транзисторного усилителя и переменную составляющую Uj,, и переменную составляющую Uk. А поэтому по построенному нами графику изменения Uqk можно в полной мере судить о выходном напряжении усилителя. Для удобства построения этот график «положен набок» и его ось (Убк совпадает с такой же осью выходной характеристики.

Вот мы подготовились к тому, чтобы с помощью входной и выходной характеристик попытаться оценить влияние тех или иных факторов на режим транзисторного усилителя. Выводы, которые сейчас будут сделаны, мы пронумеруем, с тем чтобы в дальнейшем, при рассмотрении практических схем, проще было на них ссылаться. В соответствии с «порядковым

18.3