Lektsionnye_materialy_osen_2013 (1) / 8 Свойства каскадов при незаземленности общего электрода
.doc8 Свойства транзисторов и каскадов при наличии двухполюсника в цепи общего электрода
В ряде случаев УП умышленно или помимо желания разработчика оказывается включенным в схему таким образом, что все его три зажима оказываются под переменном потенциалом, как это показано на рисунке 1. Эти включения удобно рассматривать как разновидности соответствующих включений ОЭ, ОК, ОБ, которые отличаются от последних наличием ненулевой по сопротивлению цепи ZF в общем для входа и выхода выводе УП. Включение в схему каскада сопротивления ZF вызывает появление внутрикаскадной обратной связи, которая снижает входную проводимость, повышает устойчивость параметров каскада по отношению к воздействию дестабилизирующих факторов, но при этом снижает коэффициент усиления по напряжению и мощности.
В дальнейшем параметры и схемы, соответствующие ненулевому значению ZF, будем отмечать индексом "F". Так схемные построения будем соответственно обозначать ОЭF, ОКF и ОБF.
Двухполюсник ZF удобно рассматривать как составную часть самого транзистора, имеющего измененные значения Y-параметров. В основной рабочей частотной области транзистора (f << fS) при резистивном характере двухполюсника ZF, когда ZF = RF, для всех схем включения транзистора
g11F = (g11 + RF)/ F g11/ F;
g21F = (g21 – RFD)/ F » g21/ F; (1)
g12F = (g12 – RFD)/ F » g12;
g22F = (g22 + RF)/ F g22/ F;
где Δ = g11g22 – g12g21; F = 1 + (g21 + g11 + g22 + g12)RF, при этом для различных схем включения транзисторов выполняются соотношения Δоэ=Δок=Δоб;
Fоэ = Fои = 1 + (g21 + g11 + g22 + g12)RF » 1 + (g21 + g11)RF 1 + g21RF;
Fок = Fос = 1 + g22RF; (2)
Fоб = Fоз = 1 + g11RF.
Рисунок 1. Схемы с 2-полюсником в цепи общего электрода
Для биполярных и полевых транзисторов
соотношение между g-параметров таково,
что
.
Из этого соотношения следует, что
наиболее заметное влияние на параметры
транзистора и свойства схем ZF
оказывает в основой схеме включения
(при включениях ОЭ), существенно
меньшее – в схемах повторителей
тока (при включениях ОБ) и практически
не сказывается в повторителях напряжения
(при включениях ОК Fок
1). С приемлемой для практики точность
можно считать, что
КоэF » Коэ /Fоэ; КобF » Коб /Fоб; КокF » Кокэ. (3)
Вычисление основных параметров каскада при ненулевым сопротивлении в цепи общего электрода осуществляют по приведенным в таблице 1 раздела 7 формулам. При этом используют параметры транзистора, измененные в соответствии с (1) и (2).
Пример 1. Как изменятся вычисленные в примере раздела 7 параметры каскадов ОЭ, ОБ и ОК, если последовательно с эмиттерными выводами транзисторов включить сопротивления RF = 5 Ом?
Решение: 1. Вычислим значение параметра
.
Согласно (2)
Fоэ = 1 + g21RF = 1 + 0,65·5 = 4,25.
2. Вычислим новое значение параметров транзисторов, соответствующих новому его включению по схеме ОЭf. Согласно (4.9)
g21F = g21 / Fоэ = 0,65 / 4,25 0,15 А/В;
g11F = g11 / Fоэ = 0,65 10–3 / 4,25 0,15 мСм;
g22F = g22 / Fоэ = 0,28 10–3 0,65 мкСм.
3. После подстановки найденных значений в приведенные в таблице раздела 7 формулы имеем
Коэ = –g21F / (g22F + gн) = –0,15 / (0,67 10–6 + 1/ 150) –23;
Коб = g21F / (g22F + gн) = 0,15 / (0,67 10–6 + 1/ 150) 23;
Кок = –g21 F Rн / (1 + g21 F Rн) = 0,15 150 / (1 + 0,15 150) 0,975;
gвх оэ = g11F = 1,5 10–3 См;
gвх об = g21F + g11F = 0,15 + 1,5 10–3 0,17 См;
gвх ок = g11F / (1 + g21F Rн) = 1,5 10–3 /(1 + 0,15 150) 6,6 10–6;
gвых оэ = g22F 67 10–3 См;
gвых об = g22F 67 10–3 См
gвых ок = g21F + g11F = 0,15 + 1,5 10–3 0,17 См.
Пример 2. Как изменятся свойства схемы ОБ, рассмотренной в примере 1, если в цепь базового вывода ее транзистора будет включено дополнительное сопротивление RF = 1 кОм?
Решение: 1.Согласно (2)
Fоб = 1 + g11Rf = 1 + 6,5 10–3 1000 = 7,5.
2. В соответствии с (3)
Коб F = Коб / Fоб = 100 / 7,5 13;
gвх обF = gвх об / Fоб = 0,7/ 7,5 0,093 См;
gвых обF= gвых об / Fоб = 0,28 10–3 / 7,5 0,037 мСм.
Следует отметить, что включение в эмиттерную цепь дополнительного резистора RF линеаризирует передаточную ВАХ транзистора, расширяет область входных сигналов Uбэ, в пределах которой преобразование этих входных напряжений в выходной сигнальный ток можно считать линейным. Сквозная ВАХ эквивалентного транзистора (транзистора, неотъемлемой частью которого является резистор RF) имеет вид UбэF = Uбэ + Iэ0 RF = m UT ln(Iэ0/Iоэ) + Iэ0 RF, где UбэF – напряжение база-эмиттер эквивалентного транзистора.
В случаях, когда комплексным характером параметров транзистора или двухполюсника ZF пренебречь нельзя, приведенные соотношения (1)…(3) остаются в силе, за исключением того, что все или часть входящих в них данных приобретают комплексный характер. Например, на частотах f > fS вместо g-параметров транзистора следует использовать его Y-параметры, при этом ряд входящих в левую часть (1) … (3) результатов также приобретает комплексный характер.