4.2.6. Динамическая линейная макромодель оу

Эта модель имитирует работу ОУ для малого переменного сигнала, когда ОУ можно считать линейным устройством. Она позволяет оценить частотные и временные свойства ОУ и операционной схемы в целом. Как отмечалось в разд.2.3, количество перегибов в диаграмме Беде для АЧХ ОУ соответствует количеству полюсов его ПФ (количеству каскадов). Каждый полюс (каскад) может быть смоделирован эквивалентной схемой, представленной на рис.4.11. Вход и выход схемы связаны через источник тока, что обеспечивает их развязку (сигнал с выхода схемы не попадает на ее вход). ПФ этой цепи имеет вид

K(p)=S_KR_K/(l+pτ_K), (4.24)

где τ_K = C_KR_K - постоянная времени RC-цепи, К = S_kR_K – коэффициент усиления звена на постоянном токе. Полюс звена р_к = –l/τ_K имеет частоту f_PK = - p_K/2 = 1/2τ_K. Если необходимо отобразить два полюса (два каскада), то таких звеньев должно быть два и т.д. Еще раз хо­телось бы отметить, что подобные звенья связаны одно с другим че­рез источники тока, что обеспечивает их развязку (однонаправлен­ность), т.е. сигнал передается только в одном направлении от входа первого звена к выходу последнего.

На рис.4.12 приведена динамическая модель ОУ, АЧХ которого имеет два полюса. Здесь S₁=K₁/R₁, S₂ = K₂/R₂, S₃ = K₃/R_вых., K₁, K₂, K₃ – коэффициенты усиления соответствующих звеньев, К₁К₂К₃=К_д.

Р ис.4.12. Динамическая линейная макромодель ОУ

Обычно полагают, что коэффициенты K₁ = l и К₂ = 1. Это будет иметь место, если R₁ = - I/S₁ и R₂ = 1/S₂. Таким образом, все усиление ОУ возлагается на третье безынерционное звено, т.е. S₃ = К/R_вых.

При построении модели не учтены входная и выходная емкости ОУ, так как ими или пренебрегают, или относят их к емкостям источника сигнала и нагрузки.

4.3. Свойства транзистора в различных схемах включения

4.3.1. Транзистор как активный трехполюсник

Свойства УЭ во многом определяется его схемой включения. Для БТ, как для и ПТ, существуют три схемы включения, в которых он яв­ляется активным элементом, т.е. элементом, усиливающим мощность подаваемого на вход сигнала (рис.4.13, 4.14). Для оценки свойств УЭ в системе у-параметров необходимо знать по 4 параметра для каж­дой схемы включения (двенадцать в общем случае комплексных пара­метров). Однако число этих параметров можно сократить до 4, если учесть связь между у-параметрами для разных схем включения.

Д ействительно, если УЭ (трехполюсник) имеет внешний опорный полюс (рис.4.15), то свойства такого элемента описываются ПМП (разд.3.1).

П оскольку сумма проводимостей всех элементов каждой строки и кь& дого столбца IMI равна нулю, то матрицу (4.25) можно переписать в виде

Е сли предположить, что полюс 1 (рис.4.15) – это база БТ, полюс 2 – коллектор, а полюс 3 – эмиттер, то для схемы ОЭ (эмиттер за­землен и является опорным полюсом)

Значит, достаточно экспериментально или расчетным путем определить у-парамет­ры для схемы ОЭ, а затем, используя (4.28) и (4.29), рассчитать эти параметры и для схем ОК и ОБ.

Аналогичные соотношения связывают у -параметры схемы включения ПТ ОИ с у-пара­метрами схем включения ОС и ОЗ.