Степаненко И. Основы теории транзисторов и транзисторных схем (1977) (1086783), страница 48
Текст из файла (страница 48)
4-21, а, если ток коллектора заменить током эмиттера. Переходные и частотные свойства схемы ОК почти совпадаюз со свойствами схемы ОЭ, так как они определяются коэффициентом передачи ~' — — 1+ 1, лгв сУб мало отличазощимся от Р. 4-8. РАЗНОВИДНОСТИ ЗНВИВАйвЕНТНЫХ СХЕМ Т-образные эквивалентные схемы, которые мы рассмотрели и которыми будем пользоваться в дальнейшем, не являются единственно возможными. В литературе можно встретить ряд других схем [58, 501, из которых чаще всего встречается П.образная эквивалентная схема.
Кроме того, нередко (особенно в справочной литературе) транзистор рассматривается как бесструктурный четырехполюсник с той нли иной системой параметров. 7 собр х Рно. 4-25. П-образныв зивннаавнтныв сиены Оэ. а — ооновннн; б — ионнфвнироввннвн (снбриннвиь П-образные эквивалентные схемьь,Основная П-образная схема для включения ОЭ показана на рчс. 4-25, а а ее вариант, в котором выделено сопротивление базы, — на рис.
4-25, б. Как видим, в обеих схемах используются проводимости — комплексные ()') или активные (д), а в качестве усилительного параметра используется крутизна 3. Остановимся подробнее на «гибридной» П-образной схеме (рис. 4-25, б) как более распространенной и более специфичной для транзисторов. Установим связь между параметрами П- и Т-образной схем (Рис. 4-25„б и 4-24). Для этого сначала рассмотрим область низких частот, пренебрегая емкостями и частотной зависимостью параметРов.
Кроме того, исключим из рассмотрения сопротивление гб, одинаковое для обеих схем. Тогда в каждой схеме останется по четыре параметра: дл„ял„, й„„Я и г„р,„, г„, Р. Чтобы выразить одни параметры через другие, необходимы четыре уравнения. Такие уравнения получаются, если, например, приравнять входные (базовые) и вьгходные (коллекторные) токи в обеих схемах при заданном входном напряжении (между точками Б' и 3) и коротком замыкании иа выходе, а затем приравнять выходные (коллекторные) токи и входные (базовые) напряжения при заданном выходном напряжении и холостом ходе на входе. Точные решения несколько громоздки, позтому имеет смысл принять некоторые несущественные ограничения, а именно: г, ~ г; р „~ 1. Тогда с учетом соотношения (4-26) связь между параметрами оказывается весьма простой: а (4-95 а) гр 1 (!+Р) га (4-95в) Ы = —,=р» ° (4-95г) Подобно тому, как внутренние параметры Т-образной схемы связаны соотношением (4-26), параметры П-образной схемы, в чем легко убедиться, связаны ссютношеиием аида э-халк.
(4-96) Теперь рассмотрим область высших частот, т. е. учтем на рис. 4-24 емкости С„" и С, „(последняя занимает то же место, что и С,), а на рис. 4-25, б — емкости Са„ и Сл;, кроме того, козффипиейт р и крутизну Я будем считать комплексными неличинами. Тогда методика, аналогичная предыдущей, приводит к следующим результатам: (4-956) а'г а а,г, гв ~+!ата 1"лъ=дл ъ ' жйла(1+!гата); (4-976) 1 +~ !и)( +~ л) 1 1'.=2г =а.(1+! .): (4-97г) як 1+! Р Структура проводиьюсти )гл „соответствует параллельному соединению низкочастотного сопротивления 2г„н емкости С,72.
Следовательно, (4-97 в) (4-98) Сл, = С,72. Структура проводимости )'л, соответствует параллельному : соединению низкочастотного сопротивления г, (1 + ()) и зквивалеит- ной емкости: тв гр Сб'э = (4-99) Таким образом, в П-образной схеме в отличие от Т-образной частотная зависимость «сосредоточена» во в х о д н о й цепи (та э = = тр), а параметр выходной цепи — крутизна 5 — зависит от частоты сравнительно слабо (т, = т„). Параметры основной П-образной схемы (рис.
4-25, а) в принципе нетрудно получить с помощью формул (4-97), учтя налкчие сопротивления га на входе. Однако параметры этой схемы оказываются частотно-зависимыми, что в общем случае весьма неудобно. Поэтому собственно П-образная схема используется линь при анализе избирательных схем с практически постоянной рабочей частотой.
Параметры транзистора как четырехполюсника. Поскольку в Т- и П-образных схемах внутренняя базовая точка Б' недоступна для подключения измерительных приборов, в справочной литературе обычно Л- приводят параметры транзисторов, из- и, Ьм,ка, меренные со стороны внешних зажимов. иа«.»11 При эго1л транзистор рассматривается КаК «ЧЕРНЫЙ ЯЩИК», т.
Е. ЧЕтЫРЕХПО- рис. 4-2е. клок-схема чекмлюсник с произвольной внутренней рекиааю«иииа 2 а-караме»- структурой. Четырехполюсник может рами. характеризоваться различными системами параметров в зависимости от того, какие величины (из двух токов и двух напряжений) принимаются за аргументы, а какие— за функции. Как известно, все системы параметров четырехполюсника в принципе равноценны, но по ряду причин большим распространением в транзисторной технике пользуется так называемая смешанмая Ь-сиалима, в которой на входе осуществляется режим холостого хода (задается режимный ток), а на выходе — режим короткого замыкания (задается режимное напряжение).
Эта система соответствУег пРинЯтым нами Режимным величинам 7, и У„а или 1'а и ~«э Система уравнений четырехполюсника в й-системе записывается следующим образом (рис. 4-2б): ('1 ~11~1+~12~'2 ~2 й»1~1+~22('2' (4-100а) (4-100б) Отсюда видно, что параметр йм есть входное сопротивление при коротком замыкании на выходе; й„ вЂ” коэффициент обратной передачи напрчжения при холостом ходе на входе; Лэа — коэИи циент прямой передачи тока при коротком замыкании на выходе; й»2 выходная проводимость при холостом токе на входе. Эти опре деления лежат в основе соответствующих измерений.
(4-101б) (4-101 г) (4-102 а) Частота переменных составлгюшях, при которой производятся измерения а-параметров этим методом, должна быть достаточно низкой (обычно до 500 Ггг). Следует также заметить, что расчеты по формулам (4-102в) — (4-102д) оказываются весьма неточными, так как величины г„р„и гб определяи;тся разиостямн почти одинакоиых величин и малейшая погрешность при намерении а-параметРов приводит к существенной погрешности в расчетах вглоть до получения отрипательных значений и, и гб.
ПозтомУ сопРотивленне ги обычно Рассчитывают по формуле (4.22), а совротивление гб измеряшт отдельНо на дОСтатОЧНО ВЫСОКОЙ частоте (ногда 1ггаС (( г„), подставляя ! гюСк вместо ги в формулу (4.10!в) я счнтаа Рии = агбСи. КоллектоРнУю емкость тоже измеРЯют отдельно с помопгью к!'метра. ПаРаметР й,и, измеРенный на той же высокой частоте, позволаег непо. сРедственно определить из (4-10!в) постоянную времени та= гбСи, которая вместе с гРаничной частотой )ахаРактеРизУет частотные свойства транзисгоРа !см. (4-65)], Коэффициент р„, можно вычислить по формуле (4-26), зная величины г„, г„и а. На рис. 4-27 показана эквивалентная схема, соответствующая г1-систеьге.
Она имеет много общего с Т-образной схемой на рис. 4-13 и совпадает с ней (за исключением обозначений) при гб = О. т. е. для идеального одномерного транзистора. Схема на рис. 4-27 сохра- Очевидно, что значения й-параметров в схемах ОЬ и ОЭ будут различны. Установим связь параметров й„, ..., Йиз в схеме ОБ с параметрами Т-образной эквивалентной схемы на низких частотах, т,. е. пренебрегая емкостями н комплексностью а на рис 4-13 Задавая ток 1„ полагая (г'„ = 0 на схеме рис.
4-13 и определяя величины (), и /„, получаем: ~Ч г +гб(1 ) (4-101а) !и 1гг -о к 1'~. --"— гх„ !и 1ГГ =-В ги+гб Полагая теперь на рис. 4-13 ток 7, = О (обрыв эмиттера по переменному току) и задавая (),„получаем! Ф вЂ”.="---- "' (4-101в) С полющью формул (4-101) и учитывая соотношение (4-26), легко осУществить обРатный Расчет паРаметРов а„, г„г„Р.и, гб по измеренным величинам йы, ..., )ча.' и Ф э)!иг,' (4-102а) "и (4-102б) и г, = 2 ~)тгг — — (1 — )гзг)1; аш л„ (4-102 г) гб = 2 —" — — '-'— . (4-102д) 1 — ам' угяет свою с т р у к т у р у при двух других включениях транзистора — ОЭ и ОК, хотя з н а ч е н и я параметров прн этом, конечно, )ганяются.
Так, используя изложенную выше мето)(ику примениьельно к рис. 4-24, получаем для схемы ОЭ: йм я '~ г б + ( 1 + ь) г э) йз, (4-10Зв) )гзз гчм —. ) (4-1ОЗг) 'й Отсюда, как и в случае схемы ОБ, легко получить параметры Т-образной схемы по измеренным значениям й. Сравнительная оценка. Из четырех рассмотренных эхвивалентных схем (см. Ряс. 4-24, 4-25 и 4-27) имеет смысл сравнить только две: Т-образную (рнс. 4-24) н гибридную П-образную (рнс.
4-25, б). Остальные две неспецифичны для транзисторов и пригодны для любого активного четырехполюсника. В литературе долгое время велись дискуссии по поводу относительных Преимуществ Т- и П-образных схем. Сторонники П-образных схем (или как говорят, системы у-параметров) делали попытки приписать Т-образной схеме принципиально большую погрешность в области высоких частот (67, 681. Последнее, разумеется, неверно, так как любые эк- Г ЛГ7 Хя вивалентные схемы с одинаковым числом + + степеней свободы (т. е. аезависимых паРаметРов) Равноценны.