Иногда мне приходилось проводить собеседования с кандидатами на занятие инженерной должности в «моей» компании. Компании от времени менялись, но мне нужен был способ увидеть, насколько человек, с которым мне вскоре предстояло работать, компетентен в анализе схем. Я придумал схему, которую мог бы представить кандидату и попросить его/ее проанализировать ее для меня прямо на месте. Через некоторое время я стал считать эту схему своим «средством от сорняков», поскольку она отсеивала всех, кто действительно плохо разбирался в анализе аналоговых схем. Вот что получилось: два транзистора, один n-p-n и один p-n-p, соединены, как показано на Рисунке 1. Сделав несколько удачно выбранных упрощающих предположений, найдите напряжение на коллекторе p-n-p транзистора.
Рисунок 1. | Схема отсеивателя. |
Вместо того чтобы пытаться описать извилистые пути, которыми пошли некоторые кандидаты на собеседование, я просто изложу ожидаемые мной предположения и последующий анализ. Исходные предположения заключаются в том, что транзисторы кремниевые и будут иметь напряжения база-эмиттер 0.6 В, а значения β обоих транзисторов очень велики, так что их базовые токи практически равны нулю.
При практически нулевом токе базы n-p-n транзистора резисторы R1 и R2 делят напряжение шины +12 В до +4 В на базе n-p-n. При напряжении база-эмиттер 0,6 В напряжение на эмиттере n-p-n транзистора равно +3.4 В, а ток, протекающий через резистор R3, составит 3.4 мА.
Рисунок 2. | Первый шаг анализа. |
Следующий вопрос: как эти 3.4 мА распределяются между эмиттером n-p-n транзистора и резистором R5?
Напряжение база-эмиттер p-n-p транзистора составляет 0.6 В, поэтому ток через резистор R4 равен 0.06 мА или 60 мкА (Рисунок 3). Поскольку базовый ток p-n-p транзистора практически равен нулю, эти 60 мкА становятся током коллектора n-p-n транзистора, который, в свою очередь, становится током эмиттера n-p-n транзистора из-за очень высокого значения β n-p-n.
Рисунок 3. | Второй шаг анализа. |
Ток, протекающий через резистор R5, должен быть равен разности между током 3.4 мА резистора R3 и током 0.06 мА эмиттера n-p-n транзистора. Его значение составляет 3.4 – 0.06 = 3.34 мА (Рисунок 4).
Рисунок 4. | Третий шаг анализа. |
Тогда падение напряжения на R5 составляет 3.34 В, что при добавлении к 3.4 В на верхнем выводе резистора R3 дает напряжение на верхнем выводе R5 и на коллекторе p-n-p транзистора, равное +6.74 В.
Легко, да?? Ну, да, это легко, и, тем не менее, эта схема отсеяла множество неквалифицированных кандидатов.