БТ как линейный четырёхполюсник. Малосигнальные параметры БТ.

Для любой схемы (с ОЭ, ОБ, ОК) биполярный транзистор можно представить как четырёх-полюсник, связь между токами и напряжениями в котором, в общем случае представляется двумя функциями (уравнениями). Независимыми переменными можно выбрать любые две из четырёх величин I₁; I₂; U₁; U₂.

Для большинства схем, называемых линейными, токи и напряжения складываются из срав-нительно больших постоянных составляющих (I₂;U₂) и малых переменных составляющих, ко-торые можно рассматривать как малые приращения DI; DU.

Какие это схемы – это усилители.

В пределах малых изменений напряжений и токов статические характеристики транзистора являются линейными. Поэтому фундаментальные зависимости тоже будут линейными.

Если принять в качестве независимых переменных DI_вх и DU_вых то:

DU_вх = h₁₁ DI_вх + h₁₂DU_вых

DI_вых = h₂₁ DI_вх + h₂₂DU_вых

где коэффициенты – h₁₁; h₁₂; h₂₁; h₂₂ называются малосигнальными h - параметрами биполярных транзисторов. В общем виде: DU_вх = f (DI_вх; DU_вых)

DI_вых = f (DI_вх; DU_вых)

Физический смысл h – параметров.

h₁₁ = DU_вх / DI_вх | _{DUвых = 0} - дифференциальное входное сопротивление биполярного транзистора при U_вых = const (DU_вых = 0);

h₁₂ = DU_вх / DU_вых | _{DIвх= 0} - коэффициент обратной связи по напряжению (КОС) в БТ при условии, что I_вх = const или DI_вх = 0;

h₂₁ = DI_вых / DI_вх | _DUвых=0 - коэффициент передачи по току БТ при условии, что

U_вых = const или DU_вых = 0;

h₂₂ = DI_вых / DU_вых | _DIвх=0 - дифференциальная выходная проводимость БТ при условии, что I_вх = const иливеличина (что тоже самое) изменения

входного тока DI_вх = 0.

Физический смысл: h₁₁ = r_вх ; h₂₁ = α в схеме с общей базой и h₂₁ = β всхемес общим эмиттером; h₂₂ = 1/r; h₁₂ - эта величинаобусловлена эффектом Эрли (при изменении выходного напряжения появляется положительная обратная связь между выходом транзистора и его входом за счёт изме-нения ширины базы D W_б – эффект модуляции базы).

Методика расчёта h -параметров по ВАХ биполярного транзистора приведена в руководстве по выполнению лабораторной работы “Исследование ВАХ биполярного транзистора” или в

приложении к разделу лекции Биполярные транзисторы на странице 14.

Простейшие электрические схемы на БТ.

Схема с ОЭ. Транзистор n-p-n.

r_{вх э} = DU_бэ / DI_б = DU_бэ β / DI_к» β DU_бэ / DI_э» β r_э,

где β = DI_к/ DI_б, отсюда DI_б = DI_к /β,

r_э (сопротивление эмиттера) = 1 ¸100 Ом;

K_{i э} = DI_к / DI_б = β – схема усиливает входной ток – это

коэффициент передачи по току для схемы с ОЭ;

K_{u э} = DU_кэ / DU_бэ = R_н DI_к / r_э β DI_б» R_н /r_э - схема с

ОЭ - усиливает входное напряжение β DI_б» DI_к;

K_{p э} = DP_вых/DP_вх = R_н DI²_к /r_{вх э} DI²_б = β² R_н /r_{вх э}» β R_н /r_э

- схема с ОЭ усиливает мощность;

r_{вых э} = R_н r_{i э}/(R_н + r_{i э}), где r_{i э} = DU_кэ/DI_к – наклон ВАХ;

схема с ОЭ меняет фазу входного сигнала на 180⁰;

недостаток схемы с ОЭ - низкая температурная

стабильность:

возникает наклон ВАХ в зависимости от температуры

Схема с ОБ.

r_{вх б} = DU_эб / DI_э = r_э - по входной ВАХ, 1¸10 Ом-

- входное сопротивление мало – это недоста-

ток схемы с ОБ;

K_{i б} = DI_к / DI_э = α» 1, нет усиления тока;

K_{u б} = DU_кб /DU_эб = R_н DI_к /r_э DI_э» R_н /r_э - схема с

ОБ усиливает напряжение;

K_{p б} = DP_вых/DP_вх = R_н DI²_к /r _э DI²_э = α² R_н /r _э » R_н /r_э

- схема с ОБ усиливает мощность;

r_{вых б} = R_н r_кп /(R_н + r_кп) - большое (т.к. сопротивление

r_кп = 0,1 ¸ 100 МОм) – это достоинство схемы с

ОБ позволяет использовать большое R_н;

схема с ОБ не меняет фазу входного сигнала;

достоинство ОБ – высокая термостабильность;

наклон ВАХ небольшой:

Схема с ОК.

r_{вх к} = DU_бк / DI_б = (DU_бэ + DU_н ) / DI_б»(β r_э + β R_н)

» β (r_э + R_н )» β R_н ; r_{вх к} – велико;

K_{i к} = DI_э / DI_б » β - схема с ОК усиливает ток;

K_{u к} = DU_н /DU_вх» R_н DI_э / β r_э DI_б (r_э + R_н)»

» R_н /(r_э+ R_н)» 1, схема с ОК называется –

- эмиттерный повторитель – потому что не

меняет фазу и амплитуду входного сигнала;

K_{p к} = DP_вых/DP_вх = R_н DI²_э /β(r _э + R_н)DI²_б =

= β² R_н / β(r _э + R_н)» β - усиливает мощность;

r_{вых к} = R_н r_{i к} /(R_н + r_{i к}), где r_{i к} = DU_эк / DI_э < r_{i э}< r_{к п}

поэтому r_{вых к} -маленькое (сотни Ом

r_{i к} = внутреннее сопротивление – мало т.к. большой

наклон выходных ВАХ

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: