Войшвилло Г.В. Усилительные устройства (2-е издание, 1983) (1095412), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Физически это объясняется тем, что в области верхних частот емкостное сопротивление 112п1С„ оказывается того же порядка, что и входное, которое достаточно велико, влияние емкости особенно ошутимо при большом сопротивлении источника сигнала Параметры 2»х, Ка и Л»ы» определяются иэ следующих уравнений цепи на рис. 4Л6: !э ш ~1!'6'эш+ ~6'э ('б'эш т = (0бк т — !!бы т+ ~~~ )1г б' т — Уб, Уб.э =((Гбкт — г б!бш)1ЫСк' т = Р»и!э т! (гак т = Ерш Р»16 пш !б !Скш=гб — и„, где = кб,э + ! ы Сб,» и вб,э — — 11гб'» содержащими (11)э, и полагая Сб,э + Ск пв Сб,, б'э !', Пренебрегая слагаемыми, (4.60) получаем сгбк ш гтэх (1 + ! Иэ вх) !б ш 1+1Ир вх (4.6!) (гкэ т '»е ( + 1111»ке) Ке (! 11 ег т ! +!Ирке Рвых(! + ! Иг вых) 1+!Ив вых где )!ш н Й»ых определены формулами (4 58) и (4.691, а 1р ах = 1/2п( Сб„гб э + Се (1+ а!ге э ) Лк), г б+ гб'э + (1 + »»кв) »в 1» ВХ 2'т ( Сб'э гб'э (г б+ гтв) + Скг б (1 + »!ге'э) ггв) 1 + ~э~6'э 2н (Сб,э гб,э +Ск(г»э+ гб) (1+б~гб э )1 76 (4.621 (4.63) (4.64) При наиболее благоприятных для ОС условиях ()гг=О, )та=со) каскад способен пропускать широкую полосу частот; частота ~, г †, приближается:к ),р и зависит от трудно учитываемых факторов, Для нахождения зависимости параметров каскада от частоты обратимся к его эквивалентной схеме (рис.
4.16). В отличие от Рг+ г б+ гб'э 2н Сщэ гб'» (Рг+ гб') Рг + го + гб» + (( + 8Лн) Рн (4.65) глкв 2н ( Сб'э гб'» (Рг+ г'б+ Рн) + Ск (Рг+ г'б) (( + с»гб э ) Рн) (4.66) 1»к =1(чт+!г (4.67) ( + с110» Рн (( + а»1») Рн ( ) Кв Рн + г б + "б'э + (( + ~1гб э ) Рн Рг + аыэ + () + «»1») Рн (4.66) В общем случае по нввестному Кв легко найти а»ах, если представить Кв() 1) дробью вида АР ((В+Рэ), в которой В=У»ых. Так как для функции Л,„(р) (р,„«)„„то с ростом частоты происходит уменьшение Еэх, которое постепенно прекращается на уровне Лэх = г б (рис. 4. 17, о) . уанх((09) 7 „((ар) Рах леых рты г004) 6~8 ° тданх г((бз) й Рис.
4.П. Частотные характеристики входного (а) и выходного (б) сопротнв- ленпй каскада с ОК В ОТЛИЧИЕ От Лэ„(Р) ДЛЯ ФУНКЦИИ Оэых(Р) ('р эых)1»эых За СЧЕТ чего при повышении частоты выходное сопротивление возрастает (рис. 4.17, б), т. е. оно имеет индуктивный характер. Нелинейные искажения каскада с О)х минимальны при наиболыпей глубине обратной связи, т. е. при Р,=О и 1/Р„ж0; с ростом сопротивления Р, глубина ОС уменьшается, что способствует возрастанию коэффициента гармоник (рис. 4.9).
В силу того что напряжение на выходе каскада с ОК, «снимаемое с эмиттера», по значению и полярности близко к действующему на входе и как бы повторяет его, такой каскад весьма часто называют эмиттерным повторителем. Попутно следует отметить, что полученные прп исследовании каскадов выражения могут быть упрощены, если коэффициент Усиленна тока в схеме ОЭ Ьщ,)10 ... 20. ПРи таком соотношении 79 в соответствующих формулах допустимо положить 1+Наш=йз„, аа э+5,=5, /Аз!+/ р=/ Р и, кроме того, при 5Я.= 1О ... 20 принять 1+54/4.=5;/сэ. 4,!.4, пРпмеры РАсчетд НАРАметРОВ клскАдОВ с Оэ, ОБ и Ок Пример !. Требуется определить параметры эквивалентной схемы бескорпусного креээпиевого СВЧ транзистора типа КТ324Е 161 и параметры каскадов, работаюших от источника сн~!эаЛа с сопрогивлеипсм И,=.эОО Ом на нагрузку /(э с таким же сопротивлением, походя из слсдуюшпх условий; ре.ьнч оаботы по постоянному току (/кэ =3 В, /К=3 мв; параметры транзистора /ээ~ воя=60, Иэы„, =250, С„=25 цФ, постоянная времени цепи ОС т,.= =Сэг'4=180 пс, Иээ,=40 мкСм, С,=25 пФ, причем на частоте /=100 МГц Иэм(/) = 6.
Ввиду значительного разброса параметра Иэм его среднее значение принимается равным Имэ = чтггюэ т эээгэ эаэ = Убо 250 =. 123. (4.69) Граничная частота передачи тока о схеме с ОВ /,г=-/Иги(/) = !ОО 6= =600 МГц. Сопроп.вленпе базы г'э=с,,/С„.=180/2,5=-72 Оч, а гэ'э нашодитсэ из условия 171 «,, = (! + / .)/У /К, (4.70) где 7=25 В-' для кремниевого транзистора, поэтому гэ',,ж (!+123)/25 3=- =-1,65 кОм.
Для расчета остальных параметров следует обратиться к соотношениям (4.7), (4.!0), (4.11), (4.19) и (4.28) — (4.30); баэз = /гг,'Иэзэ = 600/123 = 4, 88 М1 ц, Св,э — — 1/2л/Иэзэгв,, — — - 0,159/(4,8Е '!О" 1650) = 2! 10 ' Ф, /вэзэ = /Иэзэ (1+ гоэ,'го) = — 4,88 (1+ 1650 '72) = 117 МГц, /ьыэ = г'о + г, = 72 + 1650 = — 1722 Ом, Оыэ = 14/г,зэ = 1/! 72э = 0 583. 10 з Сч = 0 583 з Сч Уыч= Иыэ/Ишэ= 123/1722 — — 71,5 10 зСм = 71,5 мСм, 5! =Иыэ/гв = 123/!650= 0,0747 См =?4,7 мСЧ.
Каскад с обшим эмиттером. Расчет параметров выполняется по Формулам (4,2), (43), !4 12), (4.16), (4.21), (4.22), (4.33) и (4.34): Кг — /!э, =- 123, /Сэз /Чгэ== 1722 Ом, /7эых ж 1!Иээз = 1 40;=. 3,025 МОч = 25 кОм, Сэ — — Св,, + (1+ 5!/(н) Ск = 20 + (1 + 74, 7 О, 3) 2,5 = 78,5 пФ, /7г+г'о+'о э 300 -1- !722 ° !' з 2п Сэ(/сг + г о)'о э 6,28.78,5.10 !300 -!- 72) 1650 =- 6,7 10' Гц = 6,7 МГп, /р э„ — 1/2н Сэ гв,, †.. 0,159 '78,5 !О ! ° 1650 = 1,25 Гвэ Гц = 1,25 МГц, /г эх = /р в (! + го э/г'о) = 1,25(1 + 1650 2) = ЗО МГц, К = Вмэ/(н = 71,5 0,3 =- 21,5, уэгэ/4 71,5.0,3 1 + Уггэ/1г 1 + 0 583 0.3 80 Каскад с обшей базой.
Для расчета показателей нспользуются выраженчя (4,36) — (4.38), (4.40), (4.48), (4.52) н (4.54): К = У тэ)рк = 71.5'0 3 = 21 5' Кт — — [ Иэ,б [ = Иэээ((! + И тэ) = 1231(! + 123) = 0,992; )рвх =- Иттэ/(1 + Имэ) = 1722 '(1+ 123) = 13,9 Ом; 1+Ух!э)рг 1-1 Утэ(рг 1[-71 5 0 3 — — — 551 кОм. И, 004 )п вх = )вэт+ Ргг /гэ = 600 М1ц, (гвх =(уэг = 1!7 МГц; )г+ г б+ гбэ + 5<гбэ )хг 'э 'э в 1 с 2:1 Сб'э гб э (!Хг 4- г б) О, 159 [300 + 72 + 1650 + 0,0747 1650 300[ 505 10" Гц = 505 МГц; 20 !О " 1650(300+ 72) Уэтэ)гн 71,5 0,3 7Г, = 1+(уиэ+уэ,) Ьн ! — (О,о83+ '1,5) 0 3 Каскад с обшнм коллектором.
Поьвзэтслн каскада находам по формулам (4.56) — (4.59), (4.62) — (4.68): (У!1+ Ум) Рн (0,583+ 71,5) 0,3 11 7! — — — = 0,984; 1+(Ум+ ум) (тэн 1 +(0,583-1-71,5) О,З К! =- 1 + И711--= 1 + 123 = 124; )твх = ! ыэ+(1+ Ииэ) )ри = 1722+ (! + 123) 300 = 38900 Он; )рг+Иэгэ 300+!722 !'вых.= — — — — — =- ' = 16,3 Ом, 1+Им, 1+123 1 2ц [ Сб'э Гб'э + Св [1 + 51гб э) )(1г] 0,159 1,26 1О' Гц = 1,26 МГц, [20.1650+ 2,о(! + 0,0747 1650) 300] ° 10 лт г'о+ ге,э +(1+5!го э) )тн 2,'т [ Сб э (г'б + )7п) — ' Снг'б 1 ! + 5тгш,) )тв] О, !59 [72 ' 1650+ (1 —; 0,0747 !650) 300] [20 1650(72+ 300)+ 2,5 72 (1+ 0,0747. 1650) 300[ 10-" = 326 10' Гц =.
326 Мрц, Зггб'э 11 вых-- 2п [ Сб э гб э + Св ( ((г т г'гт! (1 + 51гб',) ! О, 159 (1 — ' О, О 47 1650) [20 1650 -1- 2,5 (300+ 72) (1+ 0,0747. !650)] !0 )(г+ г'б + г, э 0,159(300 ' 72 — ' 1650) 17 РЫХ 2л Сб э гб э (Р~ + г б) 20. !650 (ЗОО -!- 72) 10 = 26,2 10' 1 ц = 26,2 МГп, 81 Йг+гб+ го., +(1+5!ге.,) )?и 2п [ Сб э гб э Фг+ г б+ )тп) + Ск(ттг+ г'б) (1 + 5юб.э) )?гг) 0,1591300+ 72+!650+ (1 + 0,0?47.1650) 300) [20 1650 (300 + 72 + ЗОО)+2,5 (300+ 72) (! + 0,0747 1650) 300] ° 10 = 110 10» Гц = 1!О МГц, )эк =-Р~этэ+Угр 7гр=600 М1ц Кв —— (1+й ))7 и (1+ ГЗЗ)ЗОО = 0,948. )?г+ Ьыэ+ (1+ Лэтэ) )?н 300+ 1722+ (1 + 123) 300 Результаты выполненных расчетов сведены в табл. 4.!.
Таблица 4.1 Зависимость параметров каскадов от схемы включения транзисторов и» к г К кт 'ы и 30 25 117 551 326 0,0163 133 600 1,26 21,5 21,5 0,984 !8,2 0,935 0,948 123 0,992 124 2650 21,3 122 1722 13,9 38900 6,7 505 110 ОЭ ОВ ОК 26,2 600 4.2. СОСТАВНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ Под составными транзисторами принято понимать комбинацию из двух каскадно включенных транзисторов, особенно при непос1редственной связи между ними, т.
е. при прямом соединении выходного электрода первого транзистора с входным элект)родом второго. Составной транзистор обычно имеет три электрода (вывода), эквивалентные по своему использованию базе, коллектору и эмиттеру, т, е. он ведет себя как одиночный транзистор, но обладает, естественно, своими параметрами.
Иначе гово1ря, с точки зрения усилительных свойств, влияния дестабилизирующих фактс(ров и, в известной маре, частотных свойств составной т1ранзистор может быть заменен одним эквивалентным, используемым п1ри любом способе включения: с ОЭ, ОБ и ОК. К составным транзисторам, вообще говоря, удобно отнести не только устройства, содержащие каскадно соединенные транзисторы, но также и комбинации из транзистора и резисторов, включенных в цепь базы или эмиттнра (рис.
4.18, 4.19), Для их анализа используем уже встречающиеся допущения йм,—— 0 и йтт,=б, вытекающие из эквивалентных схем на !рис. 4.5,а и особенно на Рис. 4.?,б, относЯщихсЯ к области малых частот ([«)ьт,). Если принять во внимание комплексность йы, и йтгм то приближенно эта схема окажется твригодной и для области верхних частот. 82 Схема на рис. 4 18,а аналогична схеме каскада с ОК, у которого )тэ=)7,, При этом его входное сопротивление согласно (4.58) равно Йыэ+(1+Йз~,))т';, отсюда следует, что для рассматриваемого составного транзистора )гм э Йы э т + (1 + Йм э т) )та (4.71) где Йп„и Йзсм — параметры транзистгхра, входящего в составную схему, Коэффициент усиления тока Й„„равный отношению 7„к /е,:п(ри использовании )сэ остается прежним, т. е.
Йз„=Йз„„а гароводимость прямой передачи ум, уменьшается Угтэ=Ймэ(Йтьэ=Йзгэт1(Йттэт+(1+Ймэт))тэ] (472) Рис 4 1В Схемы одно- каскадных составных транзисторов В области верхних частот параметры транзистора й,„, Лм, и уэы следует заменить на Лнэ(1!), Взы(!!) и узы()!).
Для Вэы()!) было справедливо выражение (4.4), аналогично определяется у,,(1!): Узтэ(! 1) = Умэ)() + ! Ивм) (4.73) а из (429) видно, что (1!) () + ) Ивэт) Йыэ Йпэ() 1)— У ()1) 1+)Иьм При этом йиэ(! !) =Иыы() !), а также !ээ~=!ьэьь (4.74) -ч 1 1 1 * Л 1 1 ! * Рис 4 19 Схемы двухкаскадяых составных транзисторов Для нахождения частоты (,ы по эквивалентному параметру уыэ используется Формула (429) в такой записи "этэт 0 1) Й т т'(! !) +11+1 (! 1)1 (4.75) Затем, заменив Йы»() !) и йыы() !) их развернутыми зна ~енпями нз (44) " (473), получаем (»иэт+ (1+»ыат) )721 /дм,1 /ди— (4.76) »иат+/дм 1)сэ//»зк1 При шунтировании промежутка база — змиттер резистором /74 (рис. 4.18,б) входное сопротивление уменьшается йттэ.= йи э 1 /2с (й1121+ /тб) (4.77) »и э 1 — ' )76 + (1 +»и э 1) )та ~121 21 )7б йиэ »и э 1 + )7б + (1 +»и а 1) )7а !»и э 1 + г7б + (1 +»ы э 2) )721 /» 21, 1 (4.81) /»21— )7б+)тэ+/»м,1»и эт//д 2кг (»1121+ () + "и 21) )721 /д ак1 та 21 »И э 1+ /ды 1/(э//» аыг В обратном порядке ведется исследование составного транзистора по рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
