5.1.5. Амплитудно-частотные характеристики бт

Основными причинами инерционности БТ являются: а) время, необходимое носителям для прохода через область базы; б) наличие барьерных емкостей переходов, на перезарядку которых требуется определенное время. При включении БТ во внешнюю цепь определяющим фактором становится (за исключением случая сверхвысоких частот) совокупная инерционность внешних элементов. Собственную инерционность БТ обычно отображают на формальном уровне зависимостью коэффициентов передачи тока от частоты или времени. В качестве моделей ПФ коэффициентов  и  БТ обычно используют наиболее простые функции интегрирующего типа (p) = /(1 + p_a), (p) = /(1 + p_b), где  и  – значения коэффициентов передачи тока на нулевой частоте (постоянном токе), _a и _b – постоянные времени коэффициентов передачи  и  соответственно. Чем больше постоянная времени, тем больше инерционность БТ и меньше его быстродействие. Возникает вопрос, в какой схеме включения с ОБ или ОЭ инерционность БТ меньше? Для ответа необходимо сравнить значения _a и _b, используя операторную форму связи коэффициентов передачи  и : (p) = (p)/(1 – (p)) = /(1 –  + p_a) = [/(1 – )]/(1 + p_a/(1 – )). Поскольку  = /(1 – ), то (p) = /(1 + p_a/(1 – )) = /(1 + p_b). Таким образом, получаем

_b = _a/(1 – ) = ( + 1) ^. _a. (5.10)

Из (5.10) следует вывод, что постоянная времени _b в схеме с ОЭ больше, чем постоянная времени _a в схеме с ОБ. Следовательно, в схеме с ОБ быстродействие БТ выше. Зная вид ПФ, можно перейти к АЧХ стандартным образом: заменить p = j и найти модуль полученного комплексного выражения. Проделав указанные операции для (p) и (p), получим

(5.11)

Рис. 5.12. Амплитудно-частотные характеристики БТ в схемах с ОЭ и ОБ

На рис. 5.12 представлены АЧХ БТ, из которых видно, что частота среза f_а в схеме с ОБ больше частоты среза f_b схемы с ОЭ. Однако большее быстродействие схемы с ОБ достигается за счет меньшего коэффициента передачи, так что площадь усиления (произведение коэффициента передачи на частоту среза) у обеих схем включения одинакова. На рис. 5.13 построены ЛАЧХ БТ, где использовано понятие частоты единичного усиления f_t – частоты, на которой коэффициент передачи  становится равным 1. ЛАЧХ имеет два участка: в диапазоне от 0 до f_b – частоты среза коэффициент передачи постоянен и равен , в диапазоне от f_b до f_t коэффициент передачи с ростом частоты уменьшается со скоростью 20 дБ/дек или по закону

(f) = f_t/f . (5.12)

ЛАЧХ для коэффициента передачи  совпадает с осью абсцисс, т. к. 20Lg 1 = 0.

Рис. 5.13. Логарифмические АЧХ БТ с ОЭ и ОБ

Пример. Дано: БТ типа КТ 315 имеет коэффициент усиления по току  = 50 и частоту единичного усиления 150 МГц. Какой коэффициент усиления будет иметь этот транзистор на частоте 10 МГц?

Решение. Оценим частоту среза, чтобы узнать, на каком участке находится частота 10 МГц: f_b = f_t/ = 150 МГц/50 = 3 МГц < 10 МГц. Таким образом, БТ работает на спадающем участке ЛАЧХ, и его коэффициент усиления составит (f) = f_t/f = 150 МГц/10 МГц = 15.