U1m = h11 I1m + h12 U2m ;
I2m = h21I1m + h22 U2m. (3.48)
Уравнениям (3.48) соответствует эквивалентная схема (рис. 3.33,б). Из (3.48) вытекают смысл и наименование h-параметров:
- входное сопротивление транзистора при коротком замыкании на выходе для малой переменной составляющей тока;
- коэффициент обратной связи по напряжению при разомкнутом входе для переменной составляющей тока;
- дифференциальный коэффициент передачи тока при коротком замыкании на выходе для переменной составляющей;
- выходная проводимость транзистора при разомкнутом входе для переменной составляющей тока. Отметим, что h-параметры являются дифференциальными. На высоких частотах между переменными составляющими токов и напряжений появляются фазовые сдвиги и параметры становятся комплексными. При этом (3.48) записываются в виде:
(3.49)
Определение h-параметров по характеристикам
Низкочастотные значения h-параметров транзистора можно найти с помощью семейств входных и выходных характеристик. Для этого:
Отмечают на характеристиках положение рабочей точки по постоянному току, в которой определяются h-параметры. Определяются малые приращения токов и напряжений относительно рабочей точки и рассчитываются h-параметры.В качестве примера определим значения h11Э, h12Э, h21Э, h22Э - параметров транзистора в рабочей точке, задаваемой величинами IБ(0), IК (0), UБЭ (0), UКЭ (0).
Параметры h22 и h21 определяют по выходным характеристикам (рис. 3.34).
.
Условие iБ=const эквивалентно равенству нулю переменной составляющей IБ m.
По характеристикам определяем
Отметим, что приращения выбираются вдоль характеристики, снятой при iБ =IБ (0). 
.
При этом:
| |
Параметры h11Э и h12Э определяются аналогично по входным характеристикам транзистора (рис. 3.35). 
H - параметры широко используются для анализа транзисторных схем в режиме малого сигнала, так как позволяют применять готовые формулы теории линейных четырехполюсников.
Y-параметры транзистора
Если в качестве независимых переменных в формулах (3.45) выбрать u1 и u2 , то, выполнив аналогичную линеаризацию, мы получим систему Y-параметров (все Y-параметры имеют размерность проводимости - См). 
(3.40)
Y-параметрами пользуются при анализе транзисторных схем на высоких частотах.
Использование схем замещения транзистора для анализа усилительных каскадов в режиме малых сигналов
С помощью схем замещения транзистора легко рассчитать параметры усилительной схемы для сигналов малой амплитуды. Для примера проведем расчет усилительного каскада (рис. 3.30).
Составим малосигнальную эквивалентную схему, соответствующую схеме рис. 3.30; для этого:
Источник постоянного напряжения замкнем накоротко (его сопротивление переменному току близко к нулю). Заменим транзистор малосигнальной схемой замещения.Полученная таким образом малосигнальная эквивалентная схема усилительного каскада изображена на рис. 3.36,а.
Для простоты примем, что сопротивления разделительных конденсаторов в рабочем диапазоне частот близки к нулю, а сопротивления RБ и RК велики ( RБ >> h11Э, RК >> RН). Тогда схема упрощается и приобретает вид рис. 3.36,б. Тогда для токов и напряжений транзистора запишем:
.(3.51)
Кроме того, добавим два уравнения, описывающие источник сигнала и нагрузку:
UКm = - RН IКm ; (3.52)
EЭm = UБm + IБm Rг. (3.53)
Из системы уравнений (3.51...3.53) можно получить все расчетные формулы. 
(3.54)
где: D hэ= h22Э, h11Э - h12Э h21Э.
Отметим, что, как правило, D h RН << h11; D h << h22RГ и h11<< RГ.
Пример: h11Э=0,14 кОм; h12Э=4,3 · 10 -4; RН=1 кОм;
h21Э=45; h22Э=1,8 · 10 -4 См; RГ =10 кОм.
При этом:
D h » 5 · 10 -3 ; D hRН =5,0 Ом<< h11; h22RГ =1,8>> D h.
Следовательно:
KU= 45· 10 / 1,4=32 ; | RВХ= 0,14 кОм ; |
KI = 45 ; | RВЫХ= 50 кОм |
Главное достоинство полученных с помощью схемы замещения соотношений (3.54) в том, что они справедливы для любой схемы включения транзистора (ОБ, ОЭ, ОК) и даже для любых усилительных элементов.
Малосигнальные физические эквивалентные схемы биполярного транзистора
Как и схемы замещения, малосигнальные физические (моделирующие) эквивалентные схемы предназначены для расчета малых переменных составляющих токов и напряжений, но элементы этих схем соответствуют структуре и физическим процессам реального транзистора. Параметры элементов физических эквивалентных схем вычисляются с помощью соотношений, вытекающих из теории транзисторов. Наиболее распространенные физические эквивалентные схемы получают путем линеаризации уравнений моделей Эберса - Молла, При этом уравнения предварительно упрощают, записывая для активного режима (малосигнальные физические эквивалентные схемы предназначены для анализа усилительных каскадов, в которых используется активный режим работы транзистора). В данном подразделе будут рассмотрены низкочастотные варианты эквивалентных схем, не учитывающие инерционность физических процессов в транзисторе.
Схема для включения транзистора ОБ
Т-образная малосигнальная эквивалентная схема приведена на рис. 3.37. Она включает: 
дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода;
сопротивление тела базы;
дифференциальное выходное сопротивление транзистора;
дифференциальный коэффициент передачи тока в схеме с общей базой.
Схема получена путем линеаризации классической модели Эберса-Молла для активного режима. Для данного режима генератор тока aIi2 в схеме на рис. 3.37 отсутствует и iЭ = i1. При линеаризации вместо эмиттерного перехода с нелинейной характеристикой появляется его дифференциальное сопротивление rЭ. Сопротивление rК, учитывающее эффект Эрли определяется по выходным характеристикам транзистора в схеме с ОБ (см. определение параметра h 22) величина r к составляет десятки - сотни килоом и часто не учитывается. h21Б » a - параметр, аналогичный статическому коэффициенту передачи тока a, но для малых приращений. В практических расчетах h21Б часто принимают равным единице.
Схемы для включения транзистора с ОЭ
Схема на рис. 3.37 может быть использована и при включении транзистора с ОЭ. Для этого ток эмиттера IЭm надо выразить через ток базы IБm. В соответствии со схемой на рис. 3.37 для тока коллектора справедливо 
, (3.55)
кроме того: IЭm=IБm+IКm, тогда
или
(3.56)
где 
- дифференциальный коэффициент передачи тока для схемы с ОЭ; (соотношение аналогичное 
).
Так как 
, то
(3.57)
Дифференциальный коэффициент передачи тока h21Э может отличаться от статического b на десятки процентов, но технологический разброс еще больше и в последнее время между ними часто не делают различия, считая h21Э » b .
- выходное сопротивление транзистора в схеме ОЭ ( в десятки раз меньше, чем rК в схеме с ОБ.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 |
Основные порталы (построено редакторами)