Краткие лекции по ЭиМ (1166441), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Здесь оба электроннодырочных перехода, эмиттерный и коллекторный, представлены диодамиVD1 и VD2, а их взаимодействие учитывается генераторами токов, которыегенерируют токи: адр - в нормальном включении (aд - коэффициентпередачи транзистора в нормальном включении); OC1I1 - в инверсномвключении ( включении). Собственные сопротивления различных областейтранзистора учитываются сопротивлениями: э - сопротивление эмиттернойобласти, б - сопротивление базы, к - сопротивление коллектора.Рассмотренная схема, является эквивалентной схемой транзистора попостоянному току, так как не учитывает ряда факторов, оказывающихсущественное влияние на переменную составляющую.Поскольку транзистор в большинстве случаев усиливает сигналыпеременного тока, то в этом случае его эквивалентная схема будетнесколько иной (рис.
3.16).=э =к =к|э к =динамический коэффициент передачи по току;э|э к =динамическое сопротивление эмитеракдиномическое сопротивление коллектора|к э =эк =к|к э =динамический коэффициент внутренней обратнойсвязи по напряжению; б - объемное сопротивление базы; к - ёмкостьколлекторного перехода.Транзистор как линейный четырехполюсникТранзистор с его внутренними параметрами, определяемымиэквивалентнойсхемой,можнопредставитьввиделинейногочетырехполюсника (рис. 3.17) - «черного ящика» с произвольной, нонеизменной структурой, которая определяет соответствующие зависимостиОглавлениемеждувходнымиивыходнымипараметрами(1 ,1 ,2 ,2 ).В зависимости от того, какие из этих величин взять за независимыепеременные, а какие - за зависимые, линейный четырехполюсник можноописать шестью различными системами уравнений, однако наибольшеераспространение получила система, где за независимые переменныепринимаются входной ток 1 и выходное напряжение 2 , а за зависимые выходной ток 2 и входное напряжение 1 .
Тогда система уравнений,связывающая между собой зависимые и независимые переменные,выглядит так:1 = ℎ11 1 + ℎ12 22 = ℎ21 1 + ℎ22 2Физический смысл коэффициентов называемых Н-параметрами,установим следующим образом.Если в первом уравнении положить 2 = 0 (короткое замыкание навыходе),топараметрℎ11 можнонайти:ℎ11 =1|1 2 =0-входноесопротивление транзистора при коротком замыкании на выходе.Если в этомже уравнении положить 1 = 0(холостой ход на входе), то параметр ℎ12равен:ℎ12 =12|1 =0 коэффициент внутренней обратной связи транзисторапо напряжению при холостом ходе во входной цепи.Аналогичным образом из второго уравнения находим: ℎ21 =2|1 2 =0коэффициент передачи транзистора по току при коротком замыкании навыходе; ℎ22 =2|выходная1 1 =0ходе во входной цепи.проводимость транзистора при холостомС учетом h-параметров эквивалентная схема транзистора выглядитследующим образомЗдесь во входной цепи транзистора включен генератор напряженияℎ22 2 , который учитывает взаимовлияние между коллекторным иэмиттерным переходом в результате модуляции ширины базы, а генератортока ℎ21 1 в выходной цепи учитывает усилительные свойства транзистора,когда под действием входного тока 1 , в выходной цепи возникаетпропорциональный ему ток ℎ21 1 .
Параметры ℎ11 и ℎ22 - это соответственно,входное сопротивление и выходная проводимость транзистора. Дляразличных схем включения транзистора Н-параметры будут различны.Так, для схемы с общей базой входными и выходными величинамиявляются (рис. 3.19): 1 = эб ; 1 = э ; 2 = кэ ; 2 = к .Так как транзистор чаще усиливает сигнал переменного тока, то и Нпараметры по переменному току должны определяться не как статические,а как динамические (дифференциальные).
Для схемы с общей базой ониопределяются по выражениям:ℎ11б =Δэб|Δэ кб =ℎ12б =Δэб|Δкб э =Оглавлениеℎ21б =Δк|Δэ кб=ℎ22б =Δк|Δкб э=Индекс «б» говорит о принадлежности этих параметров к схеме собщей базой.Для схемы с общим эмиттером входными и выходными величинамиявляются (рис. 3.20):Для схемы с общим эмиттером Н-параметры определяются изсоотношений:ℎ11э =Δбэ|Δб кэ =от сотен Ом до единиц кОм:ℎ12э =Δбэ|Δкэ б =и обычно равен 10 3. ..10~4, т.е. напряжение передаваемое с выхода навход за счет обратной связи, составляет тысячные или десятитысячные доливыходного напряжения:ℎ21э =Δк|Δб кэ=и составляет десятки- сотни единиц:ℎ22э =Δк|Δкэ б =и равна десятым - сотым долям мСм, получается от единиц до авыходное сопротивление1ℎ22Используя, получается от единиц до десятков кОм.семействавходныхивыходныххарактеристиктранзистора Н-параметры можно определить и графическим путем.Так, для схемы с общим эмиттером семейства входных и выходныххарактеристик представлены на рис.
3.21.Давая теперь приращение напряжению кэ , на величину ∆кэ от точкиА до точки С , получим напряжение кэ . Точке С соответствуетколлекторный ток кС на оси ординатНаходя разность токов кС и кА получим:Δк′ = кС − кАПодставляя найденные значения Δк′ и кэ в выражение (3.34) получимℎ22э∆к′=|Δкэ б =б2=Далее на оси ординат входной характеристики отложим величинутока базы Δб2 = бА . Используя входную характеристику при кэ = 5В,найдем напряжение бэ . Давая приращение напряжения Δбэ : Δбэ =Δбэ − Δбэ на величину Δэб , находим приращение тока базыПодставляя найденные значения AUg,, и А!б в выражениеℎ11э =∆бэΔб′|кэ =Для нахождения параметра ℎ2 необходимы двевходные характеристики, снятые для UK4Ф 0.Предположим, что кроме приведенных входных характеристик былабы еще одна, снятая, например, для UK4 = 3 В (показана на рис.
3.21, апунктиром).Тогда,находянаэтойОглавлениехарактеристикеточкуЕ,′соответствующую базовому току IбА, можно было бы определить:Δбэ=′бэ – бэ и Δкэ= кэ – кэ = 5 − 3 = 2Вгде Ukэa и Uкэе - значения напряжений на коллекторе, при которыхсняты входные характеристики с точкой А и точкой Е . Подставляянайденные значения в выражение (3.32), можно было бы получить:ℎ12эИспользованиедля′Δбэ=|′ б =б =Δкэнахожденияэтогопараметравходнойхарактеристики при UK4 = 0 В дает большую погрешность, так как прималых значениях UK4 входные характеристики располагаются далеко другот друга, а затем их частота возрастает и уже при UK4 « 5 В они практическисливаются друг с другом.
Поскольку в справочниках обычно приводитсявходная характеристика только для одного значения UK4Ф 0, точноопределить параметр Н,2 в нашем случае невозможно.h22э =ΔкΔкэ, б = ,(3.34)и равна десятым - сотым долям мСм, а выходное cопротивление1ℎ22, получается от единиц до десятков кОм.Используясемействавходныхивыходныххарактеристиктранзистора h-параметры можно определить и графическим путем.
Так, длясхемы с общим эмиттером семейства входных и выходных характеристикпредставлены на рис. 3.21.Входные характеристики транзистора в справочниках обычнопредставлены двумя кривыми, снятыми при Uкэ = 0 и Uкэ = 5 В (рис. 3.21,а). Все остальные входные характеристики при Uкэ > 5 В настолько близкорасположены друг от друга, что практически сливаются в однухарактеристику.Поэтому,откладываянаосиабсциссвыходныххарактеристик (рис. 3.21, б) Uкэ =5 В, восстанавливаем из этой точкиперпендикуляр до пересечения с какой-либо из средних характеристик,например, Iб2 (точка А). Точке А соответствует коллекторный ток IкА.Тогда, давая приращение току Iк при неизменном UK3 на величину ∆Iк,например до пересечения со следующей характеристикой (Iб3), получимточку В .
Приращение базового тока ∆Iб при этом соответствует разности:∆Iб=Iб3-Iб2(3.35)Подставляя найденные величины ∆Iк и ∆Iб в выражение (3.33),получаем параметр:h21э =ΔкΔб, кэ = . (3.36)Давая теперь приращение напряжению Uкэ на величину ∆Uкэ отточки А до точки С, получим напряжение UкэС. Точке С соответствуетколлекторный ток IкС на оси ординат. Находя разность токов IкС и IкАполучим:∆к′ = IкС – IкАОглавлениеПодставляя найденные значения IкС и Uкэ в выражение (3.34),получим:h22э =ΔкΔкэ, б = ,(3.37)Далее на оси ординат входной характеристики отложим величинутока базы ∆Iб=IбА. Используя входную характеристику при UK3 = 5 В,найдем напряжение UбэА.
Давая приращение напряжения ∆Uбэ :∆Uбэ=UбэD - UбэА на величину ∆Uбэ, находим приращение тока базы∆б′ =IбD-IбA.Подставляя найденные значения ∆Uбэ и ∆б′ в выражение (3.31),получаем:h11э =′бэ′кэ,Uкэ=const. (?U_nn^') / (?U_nn^') (ΔU_бэ^')/(ΔU_кэ^' )(3.38)Длянахожденияпараметраh12необходимыдвевходныехарактеристики, снятые для Uкэ ≠ 0.
Предположим, что кроме приведенныхвходных характеристик была бы еще одна, снятая, например, для Uкэ = 3 В(показана на рис. 3.21, а пунктиром). Тогда, находя на этой характеристикеточку Е, соответствующую базовому току IбА, можно было бы определить:′′∆бэ= UбэА –UбэЕ и ∆кэ= UкэА -UкэЕ =5-3 = 2 В,где UкэА и UкэЕ - значения напряжений на коллекторе, при которыхсняты входные характеристики с точкой А и точкой Е . Подставляянайденные значения в выражение (3.32), можно было бы получить:h12э =′бэ′кэ, Iб=IбА = const.Использованиедлянахождения(3.39)этогопараметравходнойхарактеристики при Uкэ =0 В дает большую погрешность, так как прималых значениях Uкэ входные характеристики располагаются далеко другот друга, а затем их частота возрастает и уже при UK3 и 5 В они практическисливаются друг с другом. Поскольку в справочниках обычно приводитсявходная характеристика только для одного значения Uкэ ≠ 0, точноопределить параметр h12 в нашем случае невозможно.Режимы работы транзистораРассмотрим каскад усиления на транзисторе,включенном по схеме с общим эмиттером (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
