Image15 (12)

Elektronika dla nieelektroników EdE

Napięcie kolektor-em ter V<;_fc [V]

jest większa. Czyni charakterystyka bardziej „ostra*’ (bliżej pionowej) - tym rezystancja mniejsza.

Dotyczy to też charakterystyk napięć iowo-prądowych innych elementów, w tym także tak zwanych elementów nieliniowych. Dobrym przykładem elementu nieliniowego jest zwyczajna dioda krzemowa. Charakterystyka napięciowo-prądowa popularnej diody krzemowej 1N4001 pokazana jest na rysunku 2 (kolor zielony). Nachylenie charakterystyki diody nie jest stałe - nie można więc mówić o jednej konkretnej wartości rezystancji diody. Rezystancja diody zależy od punktu pracy, czyli aktualnego prądu i napięcia. Znając napięcie i prąd. można obliczyć rezystancję diody w konkretnych warunkach (jako wartość R = U/I). Jest to tak zwana rezystancja statyczna na rysunku 2 zaznaczone są trzy przykładowe punkty, a przechodzące przez nie niebieskie linie reprezentują rezystancję statyczną dla tych punktów pracy. Rezystancja statyczna w punktach A, B. C wynosi odpowiednio: 3.512. 0,912 i 0,2312.

Możemy też mówić o „lokalnym” nachyleniu charakterystyki w dowolnym punkcie. To tak, jakbyśmy przyjrzeli się wykresowi w dużym powiększeniu przy dużym powiększeniu rysunku niewielki fragment krzywej w bezpośredniej bliskości danego punktu możemy potraktować jako odcinek o określonym

Napięcie (V]

Rys. 1

Rys. 2

nachyleniu, a matematycznie chodzi o styczną do charakterystyki w danym punkcie.

Na rysunku 2 dla wybranych trzech punktów są to czerwone linie ciągłe. Mają one jakieś nachylenie i też reprezentują jakąś rezystancję -jest to tak zwana rezysiuncju dynamiczna. Jasno widać, że nachylenie par linii niebieskich i czerwonych jest różne, czyli wartość rezystancji dynamicznej jest różna od obliczonej wcześniej rezystancji statycznej. Można wyznaczyć wartość tak określonej rezystancji dynamicznej. Dla punktów A, B, C wynosi ona odpowiednio: 0,260, 0,112 i 0,04212.

W praktyce rzadko interesuje nas rezystancja statyczna diody, trochę częściej rezystancja dynamiczna, dająca o sobie znać przy małych sygnałach zmiennych. Ze wzrostem prądu i napięcia rezystancja dynamiczna diody maleje, a świadczy o tym fakt, że charakterystyka diody staje się wtedy hardziej stroma. Nic będą tłumaczył szczegółów, ponieważ chcę Ci tylko zasygnalizować pewne ważne zagadnienia ogólne: otóż początkujący mają zwykle duże kłopoty z zaakceptowaniem faktu, żc w przypadku diody dla danego prądu i napięcia mamy do czynienia z dwoma różnymi wartościami rezystancji diody: jedna dotyczy prądu stałego, druga zmiennego (niewielkich sygnałów zmiennych).

Podobne kłopoty mają początkujący z tranzystorem. Na rysunku 3a pokazana jest charakterystyka, a właściwie rodzina charakterystyk wyjściowych zwykłego tranzystora BC548. Pokazuje ona, jak zmienia się prąd kolektora Ic przy zmianach napięcia kolektor-emiter Ucb w układzie pracy według rysunku 3b, przy ustalonym prądzie bazy Iq. Dla przykładowego punktu A, czyli gdy (przy prądzie bazy równym 0,5mA) na kolektorze panuje napięcie IV, prąd kolektora wynosi 60mA. Łatwo policzyć, że dla punktu pracy A tranzystor przedstawia sobą rezystancję R = 1 V/60mA = 16,712. Dotyczy to prądu stałego. Podobnie dla punktu B rezystancja statyczna wynosi około 71,512 (5V/70mA). Te dwie rezystancje reprezentują niebieskie linie ciągłe Jednak zaznaczona czerwonym kolorem styczna do charakterystyki w punkcie A jest dużo bardziej płaska, co wskazywałoby, że mamy tu do czynienia z jakąś drugą, dużo większą rezystancją.

Istotnie - chodzi o tzw. rezystancję dynamiczną, która jest dużo większa od wcześniej obliczonej rezystancji statycznej w tym punkcie. Rysunek jest niezbyt dokładny, choć „na

b)

Rys. 3 Rys. 4

Rodzina charakterystyk wyjściowych (OE)

V_Ce M

oko” rezystancja ta dla punktu A wynosi około 0,13kl2, ale dla punktu B już około IkO. Niżej leżące krzywe, dotyczące mniejszych prądów bazy i kolektora, przebiegają jeszcze hardziej płasko, co wskazuje, że rezystancja dynamiczna przy mniejszych prądach jest jeszcze większa Czy jednak tak określona rezystancja dynamiczna ma jakikolwiek sens praktyczny?

Jak najbardziej rezystancja dynamiczna dotyczy sygnałów zmiennych, czyli zmian sygnału. O tym, ze nie jest to jakiś idiotyczny, wzięty „z sufitu” parametr, niech Cię przekona następujące rozumowanie. Otóż zauważ, że rezystancja statyczna dla punktu A wynosi 16,712, a dla punktu B - nieco ponad 7012, natomiast przy zmianie napięcia Ucb ⁷ IV (punkt A) do 5V (punkt B) prąd kolektora wzrośnie tylko z 60 do około 70mA Duża zmiana napięcia o 4 wolty spowoduje niezbyt dużą zmianę prądu tylko o lOmA Takie zachowanie jest charaktery styczne dla rezystancji 40012 Charakterystyka z rysunku 4 wskazuje, ze dla znacznie mniejszych prądów bazy i kolektora rezystancja dynamiczna reprezentowana przez nachylenie charakterystyki jest jeszcze większa i sięga wartości kilkudziesięciu kiloomów, a nawet więcej. Rezystancja dynamiczna nie jest wymysłem teoretyków i daje o sobie znać przy prac) z sygnałami zmiennymi. I to właśnie jest jeden z przykładów, dlaczego początkujący.

23

Elektronika dla Wszystkich Listopad2005