14-04-2020-ЭЛЕКТРОНИКА-1.1-ГЛАЗАЧЕВ (1171923), страница 17

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 17)

Тогда система уравнений, связывающая между собой зависимые и независимыеРис. 3.17. Схема четырехполюсникапеременные, выглядит так:U1  h11I1  h12U 2.(3.26)I 2  h21I1  h22U 2Физический смысл коэффициентов h11 , h12 , h21 , h22 , называемых h-параметрами, установимследующим образом.Если в первом уравнении положить U 2  0 (короткое замыкание на выходе), то параметр h11 можноU1– входное сопротивление транзистора при коротком замыкании на выходе.I1 U 2  0Если в этом же уравнении положить I1  0 (холостой ход на входе), то параметр h12 равен:найти: h11 h12 U1– коэффициент внутренней обратной связи транзистора по напряжению при холостомU 2 I1  0ходе во входной цепи.Аналогичным образом из второго уравнения находим: h21 транзистора по току при коротком замыкании на выходе; h22 I2– коэффициент передачиI1 U 2  0I2– выходная проводимостьU 2 I1  0транзистора при холостом ходе во входной цепи.С учетом h-параметров эквивалентная схема транзистора выглядит следующим образом (рис.

3.18).58А.В. Глазачев, В.П. Петрович. Электроника 1.1. Конспект лекцийЗдесь во входной цепи транзистора включен генератор напряжения h12U 2 , который учитываетвзаимовлияние между коллекторным и эмиттерным переходом в результате модуляции ширины базы, а генератор тока h21I1 в выходной цепи учитывает усилительные свойства транзистора, когда поддействием входного тока I1 , в выходной цепи возникает пропорциональный ему ток h21I1 . Параметры h11 и h22 – это соответственно, входноесопротивление и выходная проводимостьh11 II21транзистора. Для различных схем включениятранзистора h-параметры будут различны.Так, для схемы с общей базой входны1h21I1h12U 2U2U1ми и выходными величинами являютсяh22(рис.

3.19): U1  U эб ; I1  I э ; U 2  U кэ ;I2  Iк .Так как транзистор чаще усиливает сигРис. 3.18. Схема замещения транзисторанал переменного тока, то и h-параметры попеременному току должны определяться не как статические, а как динамические (дифференциальные). Для схемы с общей базой они определяются по выражениям:U эбh11б ; (3.27)I э U кб  consth12б U эб;U кб I э  const(3.28)h21б I к;I э U кб  const(3.29)I1I2U1U2I к.(3.30)Рис.

3.19. Эквивалентная схема четырехполюсникаU кб I э  constдля схемы с общей базойИндекс «б» говорит о принадлежности этихпараметров к схеме с общей базой.Для схемы с общим эмиттером входными и выходными величинами являются (рис. 3.20):U1  U бэ ; I1  I б ; U 2  U кэ ; I 2  I к .Для схемы с общим эмиттером h-параметры определяются из соотношений:U бэh11э ,(3.31)I б U кэ  consth22б I1и составляет от сотен Ом до единиц кОм;U бэh12э ,(3.32)U кэ I б  constI2U1U2и обычно равен 103 104 , т.е. напряжениепередаваемое с выхода на вход за счет обратнойРис. 3.20.

Эквивалентная схема четырехполюсникасвязи, составляет тысячные или десятитысячныедля схемы с общим эмиттеромдоли выходного напряжения;Ih21э  к,(3.33)I б U кэ  constи составляет десятки – сотни единиц;h22э I к,U кэ I б  constи равна десятым – сотым долям мСм, а выходное сопротивлениедесятков кОм.59(3.34)1, получается от единиц доh22А.В. Глазачев, В.П. Петрович. Электроника 1.1. Конспект лекцийИспользуя семейства входных и выходных характеристик транзистора h-параметры можноопределить и графическим путем. Так, для схемы с общим эмиттером семейства входных и выходныххарактеристик представлены на рис. 3.21.IбU кэ  0 ВU кэ  3 ВU кэ  5 ВDI бDI кBI бI бA  I б2IкEI кCI кAAI б3BI кI кAU бэU кэU бэU кэA U кэCU бэE U бэA U бэD U бэI б2CаI б1IбU кэбРис.

3.21. Определение h-параметров по статическим характеристикам транзистораВходные характеристики транзистора в справочниках обычно представлены двумя кривыми,снятыми при U кэ  0 и U кэ  5 В (рис. 3.21, а). Все остальные входные характеристики при U кэ  5 Внастолько близко расположены друг от друга, что практически сливаются в одну характеристику. Поэтому, откладывая на оси абсцисс выходных характеристик (рис. 3.21, б) U кэ  5 В, восстанавливаемиз этой точки перпендикуляр до пересечения с какой-либо из средних характеристик, например, I б2(точка A ).

Точке A соответствует коллекторный ток I кA . Тогда, давая приращение току I к принеизменном U кэ на величину I к , например до пересечения со следующей характеристикой ( I б3 ),получим точку B . Приращение базового тока I б при этом соответствует разности:(3.35)I б  I б3  I б2 .Подставляя найденные величины I к и I б в выражение (3.33), получаем параметр:h21э I к.I б U кэ  const(3.36)Давая теперь приращение напряжению U кэ на величину U кэ от точки A до точки С , получим напряжение U кэС .

Точке С соответствует коллекторный ток I кС на оси ординат.Находя разность токов I кС и I кA , получим:I к  I кC  I кA .Подставляя найденные значения I к и U кэ в выражение (3.34), получим:I к.(3.37)U кэ I б  I б2  constДалее на оси ординат входной характеристики отложим величину тока базы I б2  I бA .Используя входную характеристику при U кэ  5 В, найдем напряжение U бэA . Давая приращениенапряжения U бэ : U бэ  U бэD  U бэA на величину U эб , находим приращение тока базыI б  I бD  I бA .Подставляя найденные значения U бэ и I б в выражение (3.31), получаем:h22э h11э U бэ.I б U кэ  const60(3.38)А.В.

Глазачев, В.П. Петрович. Электроника 1.1. Конспект лекцийДля нахождения параметра h12 необходимы две входные характеристики, снятые для U кэ  0 .Предположим, что кроме приведенных входных характеристик была бы еще одна, снятая,например, для U кэ  3 В (показана на рис. 3.21, а пунктиром). Тогда, находя на этой характеристикеточку E , соответствующую базовому току I бA , можно было бы определить:  U бэA  U бэE и U кэ  U кэA  U кэE  5  3  2 В,U бэгде U кэA и U кэE – значения напряжений на коллекторе, при которых сняты входные характеристики сточкой A и точкой E . Подставляя найденные значения в выражение (3.32), можно было бы получить:U бэh12э .(3.39) I б  I бA  constU кэИспользование для нахождения этого параметра входной характеристики при U кэ  0 В даетбольшую погрешность, так как при малых значениях U кэ входные характеристики располагаются далеко друг от друга, а затем их частота возрастает и уже при U кэ  5 В они практически сливаются другс другом.

Поскольку в справочниках обычно приводится входная характеристика только для одногозначения U кэ  0 , точно определить параметр h12 в нашем случае невозможно.3.7. Режимы работы транзистораРассмотрим каскад усиления на транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером(рис. 3.22). При изменении величины входного сигнала будет изменяться ток базы I б . Ток коллектора I к изменяется пропорционально току базы:Iк(3.40)I к  I б .U выхRкИзменение тока коллектора можно проследить по выходным характеристикам транзистора (рис.

3.23). На оси абсцисс отложим отрезок, равный Eк – напряжению источникаIбVT Eк питания коллекторной цепи, а на оси ординат отложим отрезок,соответствующий максимально возможному току в цепи этогоE1 EI к max  к .источника:(3.41)IэRкМежду этими точками проведем прямую линию, котораяназывается линией нагрузки и описывается уравнением:Рис. 3.22. Схема усилительного каскадаE  U кэIк  к,(3.42)RкIкI к maxI к нас2Режим насыщениягде U кэ – напряжение между коллектором иэмиттером транзистора; Rк – сопротивлениенагрузки в коллекторной цепи.Из (3.42) следует, чтоEкRк  tg .(3.43)I к maxИ, следовательно, наклон линии нагрузкиопределяется сопротивлением Rк .

Из рис. 3.23следует, что в зависимости от тока базы I б ,протекающего во входной цепи транзистора,рабочая точка транзистора, определяющая егоколлекторный ток и напряжение U кэ , будетперемещаться вдоль линии нагрузки от самогонижнего положения (точки 1, определяемойпересечением линии нагрузки с выходнойI к02I б насЛиния нагрузкиI б1  01Режим отсечкиIб  0U кэ2  U кэ нас  U кэ0 U кэ1 Eк U кэРис. 3.23. Режимы работы биполярного транзистора61А.В.

Глазачев, В.П. Петрович. Электроника 1.1. Конспект лекцийхарактеристикой при I б  0 ), до точки 2, определяемой пересечением линии нагрузки с начальнымкрутовозрастающим участком выходных характеристик.Зона, расположенная между осью абсцисс и начальной выходной характеристикой, соответствующей I б  0 , называется зоной отсечки и характеризуется тем, что оба перехода транзистора – эмиттерный и коллекторный смещены в обратном направлении. Коллекторный ток при этом представляетсобой обратный ток коллекторного перехода – I к0 , который очень мал и поэтому почти все напряжение источника питания Eк падает между эмиттером и коллектором закрытого транзистора:U кэ1  Eк .А падение напряжения на нагрузке U Rк очень мало и равно:U Rк  I к0 Rк .(3.44)Говорят, что в этом случае транзистор работает в режиме отсечки.

Поскольку в этом режиме ток,протекающий по нагрузке исчезающе мал, а почти все напряжение источника питания приложено кзакрытому транзистору, то в этом режиме транзистор можно представить в виде разомкнутого ключа.Если теперь увеличивать базовый ток I б , то рабочая точка будет перемещаться вдоль линиинагрузки, пока не достигнет точки 2. Базовый ток, соответствующий характеристике, проходящей черезточку 2, называется током базы насыщения I б нас . Здесь транзистор входит в режим насыщения идальнейшее увеличение базового тока не приведет к увеличению коллекторного тока I к . Зона междуосью ординат и круто изменяющимся участком выходных характеристик называется зоной насыщения.В этом случае оба перехода транзистора смещены в прямом направлении; ток коллектора достигаетмаксимального значения и почти равен максимальному току источника коллекторного питания:(3.45)I к max  I к нас2 ,а напряжение между коллектором и эмиттером открытого транзистора U кэ0 оказывается очень маленьким.

Характеристики

Список файлов учебной работы