Петров К.С. Радиоматериалы и радиокомпоненты (2003) (1152094), страница 47
Текст из файла (страница 47)
Следовательно, Ж„' Ь11» А ~ 1»„= сопз» Аналогичным образом определяют численные значения параметров для схемы с ОБ: Ли ~~ Ь» 1б и„б = сопзг ' Аи, б Ь1бб А, 1 = сопзб к -б' Л~„ Ь Л~„~ Ь»16 А ° бб = сопзб ' 4.6. Дифференциальные паремет ы ПаРаметРы 7ббн и 7биб опРеделают фУнкциональнУю свЯзь междУ пРиРащениЯми входного и выходного токов транзистора. Они взаимосвязаны с параметрами а и ~3, определяющими функциональную связь между абсолютными значениями входного и выходного токов. В том и другом случае их называют коэффициентами передачи тока, в Первом случае — это дифференциальные коэффициенты передачи тока, а во втором — интегральные, то есть между ними существует различие.
Взаимосвязь между интегральными и дифференциальными коэффициентами передачи тока нетрудно установить: о в схеме с ОБ аб„д .. да 7б„б - "—" = — (а (, + 1„~ ) = а + (, —,; аз а, (4.66) с) всхемес 03 (Р (б + б «б ) = Р+ бб а(„а ., д6 а, а; абб (4.66) Во многих случаях различием между интегральными и дифференциальными ко- эффициентами передачи тока пренебрегают и считают, что Ьбь = р и Ь~„а. Система у-параметров б6, = — 'б(ц, + — б(ц,; аб. д( аи, а, (4.67) й', = — ббц„+ — Ицт .
дбб д(б ди, ди, (4.68) Обозначая частные производные символами ун, усь у„и ум, получим: ббб = Упоцб + Упоцт ' А =угбд~+уббдиб Отсюда вытекает смысл у-параметров: (4.69) (4.70) П у„= — ~ ~ ) — входная проводимость; Й, и ( ц бз уп = — ~ ~ 0 — проводимость обратной передачи; бН~ а ~ ц В системе у-параметров за независимые переменные приняты напряжения и, и и„ а зависимыми пеРеменными Явлаютса токи б, и (е ФУнкциональнаЯ свЯзь междУ зависимыми и независимыми переменными в этом случае должна быть записана в форме б, =7(иэ и,) и б, =Дини,). Полные дифференциалы функций равны: 244 й2 ~ 0 у„= — 2~ .,„, 0 — проводимость прямой передачи; 22И1 ! ~"2 222, ) Я уп = †' ~ 2 „ — выходная проводимость.
Численные значения у-параметров можно определить по характеристикам транзистора аналогично тому, как это делалось при определении Ь-параметров. Кроме того, у-параметры можно рассчитать, зная численные значения Ь-параметров. Если уравнения (4,63) и (4.64) решить относительно независимых переменных, то получим: й, = — 2Ь21 — — 2Ии,; 1 Ь,2 (4.71) й,= — й,— — — Ь Ни2 Ь„(Ь„Ь„ (4.72) Сравнивая (4.71) с (4.69) и (4.72) с (4.70), находим: (4.73) 4.7. Работа транзистора в усилительном режиме Одним из основных применений транзистора является усиление электрических сигналов. Для этих целей транзистор может быть включен по одной из возможных схем: с ОБ, ОЭ или ОК, Наиболее часто применяют включение по схеме с ОЭ.
Схема простейшего усилителя приведена на рис. 4.25. Она содержит транзистор, в коллекторную цепь которого включен резистор й„, а в базовую — резистор В . Эти резисторы служат для того,,чтобы обеспечить требуемый режим работы транзистора по постоянному току. Увеличивая сопротивление В2, можно уменьшить постоянный ток базы 122. При этом будет увеличиваться постоянное напряжение (7„,>. Увеличивая сопротивление А„, можно уменьшать ток 1, вследствие чего произойдет увеличение напряжения (7„. Обычно сопротивления Яв и Я„подбирают (рассчитывают) так, чтобы выполнялось условие (1'„,2 = Е„„/2.
1 11 Ь Ь„ у 12 уп Ь„ 1 Ь22Ь21 Ь21Ь12 22 Глава 4. Биполя ные транзисторы и тиристоры 4.7. Работа транзистора в силительном режиме +Е„д и, Рис. 4.25 На базу транзистора через конденсатор С~ подают сигнал, подлежащий усилению. Наличие на базе этого сигнала изменяет напряжение иб, и, соответственно, ток (е а также ток (, и напряжение и,, Если режим работы по постоянному току выбран правильно, то изменения напряжения и,, будут в точности повторять изменения напряжения,и, „но с большей амплитудой, то есть произойдет усиление напряжения сигнала. Усиленный сигнал через конденсатор С, поступает на внешнюю нагрузку Я„, которая является получателем (потребителем) сигнала.
Функции внешней нагрузки в конкретных устройствах может выполнять громкоговоритель, реле, сигнальное устройство, входное сопротивление транзистора и т. д. Словом, любое исполнительное устройство, для нормального функционирования которого недостаточно мощности источника сигнала. Транзистор в этом случае является посредником между источником сигнала и потребителем, обеспечивая необходимую мощность сигнала. Графический анализ усилительного режима Целью графического анализа является наглядное представление процессов в режиме усиления электрических сигналов. На рис. 4.26, а показаны временные диаграммы токов и напряжений в базовой цепи, а на рис. 4.26„б — в коллекторной, Режим работы по постоянному току определяется резисторами Яб и тт„. Для этого в системе координат ю, = у(и„,) строят нагрузочную линию коллекторной цепи (рис.
26, б) аналогично тому, как зто делалось при анализе выпрямительного режима диода. Точки пересечения этой линии с выходными характеристиками определяют режим работы коллекторной цепи при конкретном значении тока базы. В качестве исходной рабочей точки (ИРТ) выбирают пересечение нагрузочной линии с той выходной характеристикой, при которой выполняется условие, У„~ = Е„„/2 (точка А'). Этой ИРТ соответствует ток базы (, = 1. Чтобы обеспечить получение тока 4,, в системе координат ь = Дис,) строят нагруэочную линию цепи базы (рис.
26, а). Для этого на входной характеристике выделяют точку А (она является исходной рабочей точкой базовой цепи, в этой точке 16 = Еи) и проводят прямую линию, проходящую через точки А и Е„„. Наклон этой линии определяет значение сопротивления Яе После того как задан Глава 4. Биполяриые транзисторы и тиристоры режим работы по постоянному току, строят графики временных зависимостей токов и напряжений, полагая входной сигнал синусоидальным. Рис. 4.26 Пусть внешняя нагрузка отсутствует, а на базу транзистора через разделительный конденсатор Сб поступает напряжение с амплитудой Уз,, изменяющее положение рабочей точки.
При положительной полуволне синусоидального напряжения рабочая точка по входной характеристике сдвигается вверх, максимуму напряже- 247 4.7. Работа транзистора в усилительном режиме ния соответствует точка В. Прн отрицательной полуволне рабочая точка сдвигается вниз, минимуму напряжения соответствует точка С. В результате ток базы изменяется с амплитудой 1э . Изменение тока базы вызывает изменение положения рабочей точки на выходных характеристиках. При положительной полуволне входного напряжения она сдвигается вверх и занимает положение В', а при отрицательной полуволне сдвигается вниз и занимает положение С'. При этом ток коллектора изменяется с амплитудой 1, а напряжение — с амплитудой У„,, причем напряжение на коллекторе находится в противофазе с напряжением на базе.
При наличии внешней нагрузки, подключенной к коллектору через конденсатор, нагрузочная линия изменяет свой наклон (см. пунктир на рис. 4.26, 6), так как сопротивление для переменного тока уменьшается, оно становится равным Я„, = Я„Я„/(Я„+ Я„). Подключение внешней нагрузки не изменяет режим работы транзистора по постоянному току, поэтому нагрузочная линия при наличии внешней нагрузки проходит через ту же точку А', но пересекает выходные характеристики, соответствующие максимуму и минимуму тока базы, в точках В" и С".
Нетрудно понять, что при этом амплитуда У„, уменьшается, а амплитуда 1 незначительно возрастает. Одновременно с этим уменьшается площадь заштрихованных треугольников, определяющая выходную мощность переменного тока Р,„„=1, У„, /2. Определив с помощью графических построений амплитуды входных и выходных сигналов, можно рассчитать основные параметры усилителя: гз К„= — '"" — коэффициент усиления напряжения; 1' вк. 1,„ и К, = — '" — коэффициент усиления тока; 1,„ 1 — У,„„„1 „ а Рг = — '"" = — коэффициент УсилениЯ мощности; Р,„ 1 2 а Я,„ = †'" — входное сопротивление; х У„„„„„ Р Я.„„= """"" — выходное сопротивление, где У,„,„„— выходное напряжению холостого хода при ߄— >, 1,„„, — выход- ной ток короткого замыкания при Я„= 0; Р, и ц = — ' —, коэффициент полезного действия, Р, где Р, = Е„1, — мощность, потребляемая от источника питания. 248 Глава 4. Билолярные анзисто ы и ти исторы Из проведенного анализа следует, что усиление электрических сигналов происходит за счет преобразования мощности источника постоянного тока Р, = Е„„1„, в мощность переменного тока Р,„„= (/„1 /2, выделяемую в нагрузке.
При этом КПД оказывается не очень высоким. В пределе (1„, = Е„„/2, 1„= 1„. следовательно, и„„= 0,25. Поэтому рассмотренный режим, называемый линейным (или режимом А), применяют в основном в маломощных усилителях, где потери мощности, расходуемой на нагрев транзистора и резистора А„невелики.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
