Минаев Е.И. - Основы радиоэлектронники (1266569), страница 24
Текст из файла (страница 24)
а выходное сопротивление Л.«,*ж (!/В) (С*/С«) =г,С./С«, (5.92) Обратим внимание на то, что активная составляющая выходного сопрот;« тивления на высоких частотах определяется главным образом не сопротивле- т кием г . в схеме Джиаколетто, а активной составляющей генератора тока в.," той же схеме. Ток этого генератора пропорционален напряжению на выходе и соотношению плеч делителя, передающего напряжение с выхода на точки б! и э, Делатель образует емкости С«и С„а также сопротивления гз~«, гзы," гз,з и сопротввление источника входного сигнала, не показанное на рис, 5.40, Делитель создает напряжение, пропорцвональное выходному напряжению "' (/вэ, причем коэффициент передачи делителя больше на высоких частотах, чем:« на низких.
Объясняется зто тем, что отношение гаы/гю« может быть на один '„ илв два порядка меньше отношения емкостей С«/С,, Если включить на выходе транзистора трансформатор с коэффициентом;, тРансформации у/Г ««//!««, то сопротивление со стороны выходных зажимов ) трансформатора окажется равным Р„их =/(««, При этом коэффициент транс- формации ы,/шз=)й« ./К.,=)г,С,/гмС . На достаточно высокой частоте согласно (5.89) можно считать, что Лзыю/,г//, Таким образом, общей коэффициент передачи тока от входа к выходу при напичкан трансформатора Кг = (/«р//) (ш1/ыз), Это выражение дает коэффициент передачи тока в режиме корожсого замыкания выхода. Когда же выход трансформатора нагружается на сопротввление, равное входному, коэффнцнент передачи тока уменьшается вдвое: Кг =-0,5(/.э//) (ы~/шз), (5.93) Если соединить вход транзистора с выходом через трансформатор, то усилитель превратится в автогенератор. «енерация колебаний возможна только на тех частотах, на которых коэффициент передачи тока Кг>!.
Приравняв выражение (5.93) единице, найдем максимальную частоту генерации /м =0,5/ эрг Са/га~«С Подставляя /,„из (5.86), получаем (5.94) /ша«У/«р/Виг«1«С . йтаксимальная частота генерации соответствует коэффициенту усиления мощности, равному единвце. В то же время она является максимальной частотой, на которой транзистор способен усиливать в режиме наилучшего согласования входного сопротивления с источником сигнала, а выходного сопротивления — с нагрузкой, Из выражения (5.94) ввдно, что при использовании транзистора на высоких частотах одинаково важны как повышение граничной частоты !*р, так и уменьшение распределенного сопротивления базы гз~«и емкости коллекторного перехода С,, 122 Пример. Определим максимальную частоту генерации транзистора ГТ313Б, имеюшего юшего С =2 пб«; гв«в=20 Ом; /.э=500 МГц.
Подставив зги значения в (5.94), получка х=увб !0в/зп 20.2,10-«хги7,10в Гц 700 МГц Следует отиетить, что схема Джиаколетто, на основании которой выведено выраж жение для максимальной частоты генерации, справедлива лишь до частот около 0,3/хр. В данном «ке примере / х>/ э. Для высоких частот можно уточнить выражение 15.94) следуюшим образом, Перел«гшем его в другой форме; /мах=1/4п/гв«вС ть тв=1/С.г, — время пролета неосновиых носителей через базу. Добавим к этапу времени другие временные задержки: время заряда эмиттериого барьера г., время пролета носителей через иоллекторный обедненный слой тх« н время заряда коллекторного обедненного слоя тхв. В результате получим бо. лес точное выражение для /швх 171« / х= 1/4пугв«вС т, гдс т=тв+т,+т «+т з.
Аналогично можно уточнить постоянную времени гшвС„что соответствует некоторым видоизменениям и усложнениям эквивалентной схемы. Однако во многих случаях, даже на достаточно высоких частотах, в подобных уточнениях нет необходимости. 5.11. ЗАВИСИМОСТЪ И-ПАРАМЕТРОВ ОТ РЕЖИМА Значения А-параметров зависят от режима работы транзистора, т. е. от постоянного напряжения и тока коллектора. На рис. 5.41 приведены экспериментально снятые зависимости й-параметров транзистора типа МП41, включенного по схеме с ОЭ. Из рисунка видно, что коэффициент передачи тока маломощного транзистора МП41 имеет слабовыраженный максимум при токе /н=7 мА.
Следовательно, вблизи этого значения тока наблюдается наибольшая линейность его характеристик. Однако маломощные транзисторы при таком сравнительно большом токе в рабочей точке редко используют, з|л прп г шил Ю Обычно предпочитают меньший коллекторный ток для уменьшения Рассеиваемой мощности и по сооб- в ь «о Ражениям, связанным с выбором звэ сопротивления нагрузки в цепи кол- л„ «гэ лектора. В частности, желательно, чтобы сопротивление нагрузки было большим, обеспечивая тем самым за "гы большое выходное сопротивление «и, каскада, необходимое для предот- лггэ вращения нелинейных искажений вследствие нелинейности входного з«рг рв рд р г сопротивления следующего каскада.
Рве. 5.41. Изменение а-парамет- Другим важным обстоятельст- ров транзистора от тока коллек вом является уменьшение вход- тора 123 ного сопротивления йгм при увеличении тока коллектора. В соот-- ветствии с физической*эквивалентной схемой Й! !а = гн ~ б + Й маге = Гн1б + Йз ~ з25/1в. Если бы сопротивление гны было равно нулю, а йм, был постоян-: ным, то йц, изменялось бы во столько раз, во сколько изменялся .
ток эмиттера. Учитывая наличие сопротивления гл„и некоторый рост Йм, с увеличением тока коллектора, десятикратное увеличе., ние коллекторного тока по сравнению с током 1,= ! мА приводит ° к уменьшению йп, примерно в 5 раз. С уменьшением коллекторно-',' го тока йп, увеличивается. При изменении коллекторного тока имеет место также измене-: ние коэффициента обратной связи по напряжению, но сам коэф-: фициент йпм меняется слабо, оставаясь малым. Выходная проводимость йзз, прямо пропорциональна коллек--, торному току. 5Л2. ОСНОВНЪ)Е ПАРАМЕТРЪ4 УСИЛИТЕЛЯ Основными параметрами усилителя малых сигналов являются .: коэффициенты передачи тока и напряжения, а также входное и '; выходное сопротивление. Как уже упоминалось, для расчета уси- ":.
лителя на низких частотах наиболее удобна эквивалентная схема с й-параметрами (рис, 5,42). Коэффициент передачи тока. Коэффициентом передачи тока 1(т называют отношение тока в нагрузке к току на входе усилителя: Кт =1н% = — Ы1ь Ток 1з=йз/,+йзз(уз. Подставляя в это равенство (ух= — 1з2, получаем 1з=йз~1~ — Йзз2„1з, или 1з(1+йгз2 ) =йэД. Следовательно, 12 йх!1п () +йхз~н), откуда Кг = — йи () + йззй и) . (5.9б) Пример.
Пусть Лам=50; 11лзз.=40 кОм; Е =)1 =4 кОм, Согласно (596) Кг= — 501(1+0,1) — 45. Из данного примера видно, что коэффициент усиления по току по абсолкзгноа величине близок к ам,. / г, 7 н Рис. 5.42. Схема усилителя с Ь-параметрами 124 Входное сопротивление. Входным сопротивлением усилителя г,х называется отношение входного напряжения к входному' току' г„.= и,/уь (5.97) Подставляя в это равенство иг=/гг!Тг+Ьгаиа и выражая иа через /ь получаем иэ = — /эгн = Кг/! гн.
Следовательно, гах = ам+/!мКг гп= йп (5.98) Пм+ 1/г Таким образом, входное сопротивление транзисторного усилителя зависит не только от и-параметров транзистора, но и от сопротивления нагрузки на выходе усилителя. Покажем на примере, в какой степени входное сопротивление зависит от сопротивления нагрузки. Пример. Пусть Йп =1,3 кОм; Ь!э,=з. !О 9 /гам=50; 1/Йээ,=40 кОм. Тогда при 2 =0 л,„=ап,=1,3 кОм; при г =1/П„,=40 кОм Л.,= =1 кОм; при Л =ос 3„=0,7 кОм. Если сопротивление нагрузки находится в пределах 0 — 10 кОм, что наиболее часто встречается на практике, входное сопротивление очень близко к Й,г, и почти не зависит от сопротивления нагрузки.
Это наиболее реальный случай, потому что даже при большом сопротивлении нагрузки (порядка 10 кОм) последнее, как правило, шунтируется небольшим входным сопротивлением следующего каскада. Исключением является случай, когда в цепи коллектора нет отдельного резистора, а нагрузкой является вход следуюгцего каскада, в котором транзистор включен по схеме с ОК (см. $ 5,31).
Коэффициент передачи напряжения. Коэффициентом передачи напряжения К называют отношение напряжения на выходе усилителя к напряжению на его входе: К=и,/и,= (/„г„)/(Уг,„) =К,(г„/гх). Пример, Пусть )гам=50; Я =)7 =4 кОм; Кг=-45; )7„= 1,3 кОм Тогда К=-45(4/1,3) ж-13о, При наличии следующего каскада Ли х=-г ) )Л„е. Пусть, например, )(,хэ — — 1,3 кОм. В этом случае Я, =4 1,3/(4-Ь!,3) хх 1 кОм и К= — 45(1/1,3) аа — 35. Выраг!!ение (5.99), позволяющее определить коэффициент передачи напряжения, является достаточно наглядным.
Однако для определения коэффициента передачи напряжения необходимо знать коэффициент передачи тока Кг и входное сопротивление г,, Как указано выше, можно считать К,=йм„а г„мй|г,. Подставив эти значения в (5.99), получим к= и,/и,=й„,(г./й,„). 125 Из (5.73) и '(5.74) имеем Йпэ=гб!б+Ймэгэ Йа1эга, откуда К=2„1г,. '(5.100) На практике это выражение позволяет с достаточной точностью ' определять коэффициент передачи напряжения схемы с ОЭ.
До- '„ стоинством является его наглядность и то, что не требуется зна- .; ние Й-параметров транзистора. Что касается г„то согласно (5.21) г, = 25(11,= 2511и. Эмиттерный и коллекториый токи легко определять измере- ' нием напряжений и сопротивлений схемы, а при расчетах схем они выбираются или задаются. Иногда в цепь эмиттера включают незашунтированный конденсатором резистор. В этом случае К= г,+й, где 1т,— сопротивление резистора в цепи эмиттера, не зашунтированного конденсатором.
Пользуясь выражением (5.100), не следует забывать, что сопротивление нагрузки 2.=г.~ (г... где Р, — сопротивление в цепи коллектора; Я„ — входное сопротивление следуютцего каскада. Выходное сопротивление. Выходным сопротивлением усилителя 2,„„называют отношение выходного напряжения, поданного иа его выход, к протекающему при этом току на выходе: 2въ и= Щ1а при Е,=О. Ток 1а равен 1а=йа 1~+ЙпаУп.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
