Найти сопротивление резистора, чтобы понизить напряжение

[sergey zhukov]

freeman88
Посчитали правильно. Т.е. вместо 180 Ом можно было взять 30 кОм и результат был бы тот же самый, только резистор и транзистор грелись бы меньше. А если взять больше 30 кОм, то яркость лампочки уже начнет падать.

Транзистор работает так: на базу "заливается" ток $i$, который вызывает усиленный поток тока $ih_{FE}$ в коллекторе. Оба тока стекают в эммитер, причем из-за малости тока базы в сравнении с током коллектора (относятся, как $h_{FE}$) можно считать, что ток эммитера примерно равен току коллектора. Ток коллектора растет за счет того, что сопротивление КЭ падает. Когда оно дойдет до нуля, ток коллектора уже, очевидно, не сможет расти дальше, даже если мы увеличиваем ток базы. Это то, что произошло у вас: сопротивление КЭ доходит до нуля уже при 30 кОм на базе (при данной нагрузке -лампочке, и данном напряжении питания), а вы повышаете ток базы дальше, хотя это уже бесполезно.

Чтобы в базу пошел ток, нужно задать напряжение на переходе БЭ выше порогового напряжения полупроводникового перехода (0,7 В). Полупроводник аналогичен пружинному обратному клапану: обратно не пропускает (обратный перепад давления), прямо начинает пропускать только тогда, когда прямой перепад давления превысит силу запирающей пружинки. Чем больше прямой перепад давления, тем сильнее открывается клапан (пружинка и шток отходят все больше, увеличивая проходное сечение клапана). Поэтому коэффициент гидравлического сопротивления клапана падает с увеличением прямого перепада давления, а сопротивление полупроводника падает при увеличении приложенного прямого напряжения. Можно представить, что шток такого маленького обратного клапана приделан к ручке большого крана. Шток клапана открывается - ручка крана поворачивается. С клапана льется маленький поток, с крана - большой. Они смешиваются и выливаются в эммитер.

Самое главное про транзистор - это помнить, что напряжение на базе в пределах от минус бесконечности до 0,7В (речь про транзистор обратной проводимости) транзистором игнорируется, а большее напряжение на базу подать невозможно - переход откроется и будет "сливать" ток в таких количествах, чтобы напряжение на базе не могло вырасти больше 0,7В. Примерно, как наливать воду в ванну высотой 0,7м: до этого уровня налить можно, выше - будет переливаться, и как сильно не открывай кран - не поднимешь уровень. Так что на базу транзистора (биполярного, такого, как у вас) нельзя просто подать напряжение в надежде, что он будет открываться пропорционально этому напряжению. Он будет открываться пропорционально току базы, а не напряжению на ней. А ток базы связан с напряжением на ней, как видно, нелинейным способом.

[Emergency]

sergey zhukov в сообщении #1523611 писал(а):

Так что на базу транзистора (биполярного, такого, как у вас) нельзя просто подать напряжение в надежде, что он будет открываться пропорционально этому напряжению.

Тем не менее эмиттерный повторитель работает именно так.

[EUgeneUS]

Emergency
Это потому что в эмиттерном повторителе 100%-я отрицательная обратная связь по напряжению.

[Emergency]

EUgeneUS в сообщении #1523633 писал(а):

Это потому что в эмиттерном повторителе 100%-я отрицательная обратная связь по напряжению.

Я это прекрасно знаю, но утверждение sergey zhukov прозвучало уж очень железобетонно.

[EUgeneUS]

Emergency
Вообще-то, если под "напряжением, поданным на базу" понимать напряжение база-эмиттер, то никакой неточностьи в этом месте у sergey zhukov нет.
Есть неточности в другом месте, как минимум в одном.

[sergey zhukov]

EUgeneUS
Конечно, речь о напряжении БЭ. Новичок (это я по себе знаю) думает, что на БЭ нужно подать управляющее напряжение, а яркость лампочки в коллекторе будет пропорциональна этому напряжению. Когда я был этим новичком и разглядывал схемы реальных усилителей мощности, то меня всегда удивляло количество транзисторов, которое там используется, а так же множество всяких резисторов и конденсаторов. В моем представлении нужно было все это выбросить и заменить на один транзистор в коэффициентом усиления 1000. Уже много позже, когда я почитал того же Хорвица и Хилла и узнал про всевозможные нелинейности, температурную стабилизацию, обратные связи, паразитные элементы, дифференциальные каскады, токовые зеркала и пр., то стал лучше понимать, что транзисторная схемотехника отнюдь не так проста, как кажется.

[freeman88]

sergey zhukov, спасибо.

Подсоединил 3 резистора в 390 Ом последовательно и да, горела так же, как при одном в 180.


"Только его кран управляется не руками, а током для биполярного транзистора, или напряжением для полевого транзистора." - понял. Пока только до биполярного руки дошли.
-----
"Так что на базу транзистора (биполярного, такого, как у вас) нельзя просто подать напряжение в надежде, что он будет открываться пропорционально этому напряжению. Он будет открываться пропорционально току базы, а не напряжению на ней. А ток базы связан с напряжением на ней, как видно, нелинейным способом."

А как тогда узнать максимальный ток, который открывает его на максимум ?

[Emergency]

freeman88 в сообщении #1523715 писал(а):

А как тогда узнать максимальный ток, который открывает его на максимум ?

Обычно его не узнают, а задают выбором цепи управления. Дело в том, что при небольшом повышении напряжения база-эмиттер, ток базы резко возрастает, а еще он зависит от температуры. А когда вы включаете сопротивление в цепь базы, током управляет уже сопротивление, а не переход база-эмиттер.
Кроме того у транзисторов одного типа бывает значительный разброс коэффициента усиления по току, поэтому, при необходимости полного открывания транзистора, ток базы делают заведомо больше расчетного.

[sergey zhukov]

freeman88 в сообщении #1523715 писал(а):

А как тогда узнать максимальный ток, который открывает его на максимум ?

Я же выше рассказал, как. Вместо транзистора (КЭ) вставляем к схему проволочку и замеряем в ней ток. Самое главное уравнение транзистора - это $i_K=h_{FE}i_B$. Из него узнаем, чему должен быть равен ток базы, чтобы транзистор в схеме стал эквивалентен проволочке.
Вот тоже одно из моих ранних заблуждений: когда я понял, что транзистор управляется не напряжением, а током, то возникла такая картина: транзистор - это переменный резистор, а ручку на нем перемещает величина тока базы. Соответственно, есть такой ток базы, который перемещает эту ручку в самое крайнее положение, полностью открывает транзистор. Если мы этот ток знаем, то дальше подключаем транзистор к любой нагрузке на любом напряжении питания, он все равно будет полностью открыт. Вроде, как реле: если мы знаем ток катушки, который достаточен для замыкания реле, то дальше можем силовые контакты этого реле включать куда угодно, они там всегда будут накоротко любую цепь замыкать.
Все не так. Возьмем лампочку, подключенную через транзистор и настроим минимальный ток базы так, чтобы транзистор был полностью открыт (напряжение КЭ равно нулю). Теперь подключим параллельно первой лампочке еще одну такую же. Раз транзистор полностью открыт, две лампочки вроде бы должны гореть полным накалом, как и одна. Но если провести эксперимент, то увидим, что яркость обеих лампочек заметно упадет, а транзистор уже не будет полностью открыт (напряжение КЭ не будет равно нулю). Нужно увеличить ток базы вдвое, чтобы опять открыть транзистор полностью. Т.е. чем мощнее нагрузка (чем ниже ее сопротивление), тем больший ток нужно подавать в базу, чтобы транзистор полностью открылся.
Почему так? Потому, что если транзистор заменить проволочкой, то в случае одной лампочки в ней будет ток $i$, а в случае двух лампочек - $2i$. Из уравнения $i_K=h_{FE}i_B$ получаем, что ток базы во втором случае должне быть вдвое больше, чем в первом. Всегда нужно исходить из этой простой связи $i_K=h_{FE}i_B$. Дополнительно к которой нужно еще всегда помнить, что $i_K$ не может быть больше, чем если транзистор заменить проволочкой. Поэтому если по уравнению $i_K=h_{FE}i_B$ ток $i_k$ получается больше "проволочного", то реально в цепи КЭ будет "проволочный" ток.

[freeman88]

Понял. Спасибо !

[EUgeneUS]

freeman88 в сообщении #1524018 писал(а):

Понял. Спасибо !

Не в обиду уважаемому sergey zhukov, но будет ещё понятнее, если внимательно прочитать первую половину второй главы Хоровица и Хилла.

[sergey zhukov]

EUgeneUS
Обязательно. Может, там с первого раза и не понимаешь, но все равно потом возвращаешься и думаешь: ну вот же написано черным по белому. Куда я тогда смотрел?