Само название «генератор тока», если его понимать буквально, не отражает всего, что происходит в цепи, потому что никак не может быть так, чтобы генератор давал нагрузке только ток: раз в нагрузке есть ток, то, значит, на ней действует и какое-то напряжение. Название «генератор тока» лишь подчеркивает следующую важную особенность — в электрической цепи, в которой R_г>>R_н как бы ни менялось сопротивление нагрузки R_н, через нее все равно будет идти один и тот же ток. То есть в цепи генератора тока, а значит, в цепи подключенной к нему нагрузки величина тока практически не зависит от самого сопротивления нагрузки.

Объясняется это, кстати, довольно просто. Ток в цепи, в которую входят два последовательно соединенных резистора (в данном случае R_г и R_н), зависит от общего сопротивления цепи. А поскольку сопротивление одного из двух резисторов во много раз больше, чем другого (мы ведь назвали генератором тока именно такой генератор, внутреннее сопротивление которого R_г во много раз больше, чем сопротивление нагрузки R_н), то общее сопротивление цепи, а значит, и ток в ней в основном и будет определяться величиной R_г. Представьте себе, что к генератору с внутренним сопротивлением 100 ом поочередно подключают три разные нагрузки с сопротивлениями 1, 2 и 3 ом. Во всех этих случаях общее сопротивление цепи окажется примерно равным 100 ом и ток в цепи при замене нагрузки не изменится. Именно в этом смысле подобный генератор и называют генератором тока.

Нам полезно было бы подробней познакомиться с генератором тока именно потому, что он довольно часто встречается в транзисторных схемах. Возьмем, к примеру, простейшую цепь подачи смещения на базу от коллекторной батареи (рис. 76). Мы представили себе эту цепь как некий делитель напряжения, в который входит резистор R_б и сопротивление эмиттерного перехода R_вх= для постоянного тока. Это действительно так: все напряжение коллекторной батареи делится между участками делителя, и та часть напряжения, которая достается эмиттерному рn-переходу, является для транзистора начальным отрицательным смещением. От смещения, то есть от отрицательного напряжения на базе, зависит коллекторный ток транзистора: чем больше это отрицательное напряжение, тем больше и коллекторный ток (рис. 64).

То, что входное напряжение, в частности напряжение смещения, стало в нашем рассказе о транзисторах главным действующим лицом, ни в какой степени не искажает истины — ко входу транзистора подводится некое напряжение, оно создает входной ток, а он, в свою очередь, вводит электрические заряды в базу. (В схеме ОБ все происходит в точности так; в схеме ОЭ число введенных в базу зарядов тоже определяется входным током, однако нужно умножить входной ток на коэффициент β, чтобы количественно подсчитать ток, который входит в базу.) Из базы заряды попадают в коллекторный переход и затем проходят по коллекторной нагрузке. Первопричиной всей этой длинной цепочки событий, как видите, является напряжение, подведенное ко входной цепи транзистора.

Однако в некоторых случаях для упрощения картины полезно забыть об этой первопричине и начинать все рассуждения прямо с тока, протекающего во входной цепи, именно его считая главным действующим лицом. Подача отрицательного смещения от коллекторной батареи — это как раз один из таких случаев.

Рис. 125. Понятие «генератор тока» или «генератор напряжения» прежде всего отражает соотношение между сопротивлением генератора и нагрузки.

Сопротивление резистора R_б, через который коллекторное напряжение попадает на базу, во много раз больше, чем сопротивление R_вх= эмиттерного рn-перехода. Это ясно хотя бы из того, что коллекторное напряжение составляет 5—10 в, а на базе должно остаться смещение всего 0,1–0,2 в. Подобное деление возможно лишь в том случае, если сопротивление верхней части-делителя R_б в несколько десятков раз больше, чем сопротивление его нижней части R_вх=. Такое соотношение сопротивлений позволяет рассматривать всю цепь смещения как цепь с генератором тока, внутреннее сопротивление которого R_б, а нагрузка R_вх=.

Мы уже говорили, что в цепи генератора тока сама величина тока почти не зависит от сопротивления нагрузки и в основном определяется большим сопротивлением генератора, в нашем случае — сопротивлением резистора R_б. Представьте себе, что в схеме, где смещение подается от коллекторной батареи через резистор R_б, вы меняете транзисторы, и у них, в силу известного разброса параметров, оказываются различными сопротивления эмиттерного рn-перехода R_вх=. В этом случае ток в цепи, по сути дела, меняться не будет, так как небольшое сопротивление рn-перехода мало влияет на ток в цепи, куда включен резистор R_б с большим сопротивлением.

Но если через какой-нибудь участок цепи проходит неизменный ток и меняется сопротивление этого участка, то неизбежно (согласно закону Ома — U = I·R) будет меняться действующее на участке напряжение. Иными словами, при включении транзисторов с разными R_вх= будет меняться напряжение на этих сопротивлениях, будет меняться начальное отрицательное смещение, которое подается на вход триодов.

Из всего сказанного так и хочется сделать вывод: «Это недопустимо! При смене транзисторов нужно менять и резистор R_б, с тем чтобы всегда делить коллекторное напряжение в одной и той же пропорции. Смещение на базе всегда должно быть одинаковым!!!» Несмотря на кажущуюся логическую безупречность этого вывода, он все же неверен. Точнее, не совсем верен.

Напряжение смещения, которое мы подводим к транзистору, — это не самоцель. Мы подводим напряжение смещения для того, чтобы создать во входной цепи определенный ток, который затем попадет в коллекторную цепь и, по сути дела, определит все события, происходящие в транзисторном усилительном каскаде. Чтобы установить режим транзистора, нужно задать в его входной цепи определенный ток, и только поэтому нужно подвести к ней определенное напряжение. А если сопротивление эмиттерного рn-перехода у транзисторов окажется различным, то к ним придется подводить и разные напряжения— лишь в этом случае можно будет установить во входной цепи этих транзисторов один и тот же ток.

Из этого рассказа можно сделать несколько полезных выводов. Прежде всего, рассматривая процессы в схеме, о которой идет речь, и, что еще важнее, при ее налаживании, можно вообще исключить из рассуждений подводимое ко входу транзистора постоянное напряжение U_см и сразу же учитывать ток смещения I_см во входной цепи. А поскольку у нас генератор тока, то величина I_см будет всегда одинаковой и режим транзистора всегда будет определяться лишь сопротивлением R_б. Именно подбором этого сопротивления можно установить необходимый начальный ток во входной цепи, установить режим транзистора.

Все сказанное совершенно не противоречит тому, что говорилось раньше: мы рассматривали всю цепь подачи смещения как делитель напряжения, и из наших рассуждений также следовало, что режим устанавливается подбором резистора R_б. От того, что мы перешли к иному описанию процесса, сам этот процесс не изменился: как и прежде, на эмиттерном переходе действует напряжение; как прежде, во входной цепи протекает ток. Перейдя к новому описанию, рассматривая всю цепь как генератор тока, мы лишь несколько упростили картину, нарисованную в своем сознании, сделали ее более удобной для мысленного анализа. Не думая ни о каком напряжении U_см, мы просто считаем, что нужно установить во входной цепи заданный ток I_см (обычно задается ток коллектора I_к=, который зависит от I_см), а значит, нужно подобрать резистор R_б, определяющий величину этого тока.