Режимы, характеристики и параметры электронных приборов
1.2. Режимы, характеристики и параметры электронных приборов
Совокупность условий, определяющих состояние или работу электронного прибора, принято называть режимом электронного прибора, а любую величину, характеризующую этот режим (к примеру, ток или напряжение), – параметрами режима. Эти понятия важны потому, что определяют свойства электронного прибора, связанные с выполнением определенных функций в радиоэлектронной аппаратуре. Говорят об усилительных, импульсных, частотных, шумовых, температурных и механических свойствах, о надежности и т.п. Количественные сведения об этих свойствах называют параметрами прибора (а не режима!). К ним, например, относят коэффициенты передачи токов, характеристические частоты, коэффициент шума, интенсивность отказов, ударную стойкость и др. Конечно, свойства прибора, а следовательно, и параметры прибора зависят от его режима работы и параметров режима. Может быть поэтому, в справочниках они не разделяются, а даются вперемежку под общим названием «Параметры».
Вначале остановимся на понятиях статического и динамического режимов приборов. Статическим называют режим, когда прибор работает при постоянных («статических») напряжениях на электродах. В этом режиме токи в цепях электродов не изменяются во времени и распределения зарядов и токов в приборе также постоянны во времени. Другими словами, в статическом режиме все параметры режима не изменяются во времени. Однако, если хотя бы один из параметров режима, например напряжение на каком-то электроде, изменяется во времени, режим называется динамическим.
В динамическом режиме, как мы выясним позже, поведение прибора существенно зависит от скорости или частоты изменения воздействия (например, напряжения).
У большинства приборов эта зависимость объясняется инерционностью физических процессов в приборе, например конечным временем пролета носителей заряда через рабочее пространство или конечным временем жизни носителей. Конечность времени пролета приводит к тому, что мгновенное значение тока электрода, к которому движутся носители, в выбранный момент времени будет определяться не только значением напряжения на электроде в этот момент, но, естественно, и предысторией, т.е. всеми значениями напряжения от момента начала движения в приборе до прихода носителя заряда к рассматриваемому электроду. Следовательно, связь мгновенных значений тока и напряжения в динамическом режиме должна отличаться от связи постоянных значений тока и напряжения в статическом режиме. Однако если время пролета значительно меньше периода изменения переменного напряжения, то это .отличие во взаимосвязи будет несущественным, т.е. связь мгновенных значений будет практически такой же, как постоянных величин в статическом режиме. Указанная разновидность динамического режима называется квазистатическим режимом («квази» – означает «как бы» или «как будто»).
Обычно динамический режим получается в результате внешнего воздействия, например входного сигнала. Входной сигнал может быть синусоидальным или импульсным. Проще всего рассмотреть крайние случаи: синусоидальный сигнал и периодический импульсный сигнал прямоугольной формы. Форма выходного сигнала (на нагрузке) может или совпадать с формой входного сигнала (нет искажения сигнала) или не совпадать (есть искажение сигнала). Так как искажение сигнала зависит также от амплитуды входного сигнала, то и здесь рассматриваются два крайних случая: режим малого сигнала (малые амплитуды) и режим большого сигнала (большие амплитуды). Малым называют такой сигнал, при котором наблюдается линейная связь (прямая пропорциональность) между амплитудами выходного и входного сигналов. При увеличении сигнала в приборах линейность связи нарушается, и это отклонение от линейности можно использовать в качестве критерия величины сигнала. Линейная связь между амплитудами выходного и входного сигналов означает, что и параметры режима, зависящие от отношения этих величин, также остаются неизменными, например коэффициент усиления синусоидального сигнала. Поэтому условно амплитуду сигнала считают достаточно малой, если при уменьшении амплитуды входного сигнала в 2 раза значение измеряемого параметра (например, коэффициента усиления) изменяется менее чем на величину основной погрешности измерений (например, ±10 %).
В качестве примера использования большого сигнала можно привести ключевые схемы. В этих схемах роль электронного прибора сводится к подключению или отключению цепи нагрузки с помощью импульсных управляющих (входных) сигналов.
