![](/user_photo/_userpic.png)
книги из ГПНТБ / Любивый В.И. Усилительные устройства учеб. пособие
.pdf-60
Давая отрицательное приращение - & \ J g |
относитель- |
||||||
но смещения-U g0 |
при |
U KQ = c o n s t |
по входной и про |
||||
ходной |
характеристикам |
находим, что отрицательные токи базы |
|||||
и коллектора получат |
отрицательные приращения,т.е. - д I g |
и |
|||||
- А I |
Следовательно, |
получим |
|
|
|
||
|
*и |
|
|
|
- д 1 . |
UKO»GOn^t |
|
|
ик о c o n s i |
|
|||||
|
|
|
|
|
|||
Параметры |
и |
|
определяются в режиме коротко |
||||
го замыкания на входе, |
когда |
a U5 = q (U Sg = c o n s t > |
|
||||
Давая |
отрицательное |
приращение - a U k |
при Wg0» c o n s i |
, |
по выходной и проходной характеристикам находим отрицатель- •
ное приращение коллекторного |
тока - д 1 |
к |
и положитель |
||
ное"- приращение базового тока |
+ A I g |
, тогда |
|
||
&12 - * V K |
IL =с o u s t |
К |
ьяг |
- д и * |
jUgo=c o n st |
|
оо |
|
Ha p c . 1.33 представлена схема для переменных состав ляющих ( в нашем случае для приращений). На ней стрелками
~~1
Rh
ш К
___I
Рис. 1.33
- 61
показаны направления приращений токов. Из схемы следует,что
при подаче на вход напряжения |
- & U g |
, выходной ток |
создает на активной нагрузке |
( R H) |
падение напряжения |
а17к со знаком, обратным входному напряжению. Следовательно, транзистор, включенный по схеме с общиЦ
эмиттером, поворачивает фазу усиливаемого сигнала на 180°. Следует заметить, что в изложении мы воспользовались
выходными статическими характерстиками по напряжению, коточ рые используются реже,чем выходные характеристики по току.
Однако в |
нашем случае |
использование |
выходных характеристик |
|||||
по напряжению несколько упростило изложение. |
|
|
||||||
Параметры |
|
и |
g a i=т а г |
|
|
|||
аналогичны соответстве"но выходной проводимости-лампы ^ |
й |
|||||||
статической |
крутизне лампы |
S |
. |
Поэтому для них сохраним |
||||
то же обозначение, что |
и для |
ламп, |
T .e.S = g2i |
и |
. |
|||
Параметры |
и |
g ift |
не имеют ламповых аналогов. |
|||||
Сравнивая параметры ламп и транзисторов в области низк#х |
||||||||
частот, |
можно сделать |
т р основных |
вывода: * |
|
|
|||
1 . |
Конечная и довольно большая величина |
g # характери |
||||||
зует малое |
входное сопротивление |
транзистора. |
|
|
2 . В транзисторе имеет место обратная связь, характе
ризуемая |
конечной величиной и |
• |
_ _ _ _ _ _ |
|
3 . |
Параметры транзистора |
существенно |
зависят от темпе-* |
|
ратуры |
п-р - |
переходов. |
|
|
На р с . |
1.34 изображена |
эквивалентная схема транзисч |
||
т о р . |
|
|
|
|
I*
Рис. 1.34
-62
Коэффициент усиления нагруженного транзистора соглас но выражению ( I .2 I ) определяется по формуле
к. *
( I .3 I )
Внутренняя обратная связь в транзисторе дополнительно уменьшает его входное сопротивление и определяется по фор муле
|
|
|
« • * > |
Расчеты показывают, |
что |
влияние генератора тока |
|
S ta ^ a |
4 характеризующего |
внутреннюю обратную связь тран |
|
зистора, |
необходимо учитывать только яри определении вход |
||
ной проводимости 2 а * |
по формуле (1 .3 2 ), Внутренняя |
обратная связь |
транзистора |
оказывает незначительное влияние |
|
на величии» Ха |
и |
, |
Поэтому при расчетах транзистор |
ных усилителей |
можно пользоваться эквивалентной схемой |
||
(рис.1.35). |
|
|
|
Рис. 1.35
Этой схемой можно пользоваться при расчетах транзисторного
усилителя в том случае, когда усиливаются частоты, |
не пре |
||||
вышающие нескольких килогерц. |
|
|
|
|
|
Низкочастотные параметры большинства |
современных ма- |
||||
помощник транзисторов |
находятся в пределах; |
й и |
= |
-5 |
|
10 |
|||||
Н О '5 сам; |
Ш |
$ - |
50ti50|& |
; |
|
-s |
-4 |
Отсюда следует, что |
крутизна |
||
g ^ - 10 * |
ови. |
- 63
характеристики транзисторов, как правило, намного превосхо ди* крутизну электронных ламп, а внутреннее сопротивление
R^» |
сравнимо |
с |
|
лацдовых триодов. |
|
|
||||
|
|
|
КОНТРОЛЬНЫЕ |
ВОГООСЫ |
|
|
|
|||
1. |
Определить параметры транзистора ( о |
общим эмитте |
||||||||
ром) - четырехполюсника |
в области низких частот. |
|
|
|||||||
2 . Дать сравнительную оценку параметров лампы и тран |
||||||||||
зистора в области низких частот. |
|
|
|
|
|
|||||
3 . Дайте оценку влияли» генераторе тока |
Ua |
|
||||||||
на входную приводимость |
|
«у, |
. |
я выходные величины |
|
|||||
I а |
|
IL |
|
|
|
|
|
|
|
|
§ |
1,8. |
ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ ПАРАМЕШ» ШНЖСТОРА |
|
|
||||||
Сложность процессов, происходящих в транзисторах, |
и в |
|||||||||
связи с этим трудность получения точных зависимостей для их |
||||||||||
описания привели к появлению разнообразных электрических |
||||||||||
эквивалентных схем, |
отражающих о большим или |
меньшим прибли |
||||||||
жением реальные свойства транзисторов в относительно боль |
||||||||||
шом диапазоне частот. Одной из таких схэм является |
эквивалент |
|||||||||
ная схема Джнакодяето (рио.1.36) |
. |
Она позволяет с |
удовлет- |
|||||||
вортельным приближением представить свойства транзистора |
||||||||||
для частот |
4 =(0,3-г с,&) |
, |
:» |
которых с |
достаточной |
|||||
эффективностью он может |
быть приманен в усилительных схемах. |
|||||||||
{ л |
есть граничная |
частота |
коэффициента |
передачи |
тока |
|||||
'шиттёра «с |
, на |
которой |
он |
|
уменьшается, в |
fHT |
разе |
|||
по сравнению с его |
3;учением *го |
в области |
шш их |
частот. |
||||||
Упрощенная конструкция сплавного транзистора,представ |
||||||||||
ленная на рис.1.3? |
, дает |
некоторое представление |
о физи |
|||||||
ческой сущности элементов эквивалентной схемы. |
|
|
||||||||
Жирными линиями формы лунок изображены |
входной (эмиттер |
-64 -
-база) и выходной (база - коллектор) переходы.
|
Рис. |
1,36 |
|
Диффузионная |
эмиттерная емкость С |
и барьерная коп-? |
|
векторная C gK |
шунтируют эти |
переходы. |
|
Рис. |
1.37 |
|
Большая активная прямая проводимость входного |
перехо |
|
да иаобрааена черев g ^ |
; небольшая активная |
проводи |
мость выгодного перехода представлена величиной g g - ^ .
Распределенная проводимость базы заменена сосредоточенной при
водимостью g fi |
. |
Эквивалентная проводимость g |
отра |
жает внутреннюю |
обратную связь в транзисторе. |
|
|
Тот факт, |
что |
через : входной переход проходит |
часть |
тока входного перехода, зависящая от напряжения на послед
нем 17э § |
, |
на схеме отражен |
подключением к |
выходным зажи |
||
мам генератора |
тока A U ^ g . |
Следует иметь |
в виду, что на |
|||
пряжение |
и э § |
меньше входного |
напряжения |
= U 3 g |
и |
|
уменьшается |
с |
ростом частоты, |
что видно непосредственно |
из |
- 65 -
экии налентной схемы.
Приведенная схема (см. рис.1.36 ) транзистора, не смотря на его наглядность, неудобно для практического исполь зования. Ряд элементов, входящих в ее состав, трудно подда- : ется непосредственному измерению, а управляемый ток коллек тора выражается через напряжение, которое практически неиз вестно. Кроме того, использование подобной схемы при анали -.
зе и расчете усилителя каждый раз вынуждает заново состав- : пять уравнения токов и напряжений.
Чтобы избавиться от этих трудностей, необходимо охе- : му и систему параметров преобразовать к виду, удобному для анализа и расчета усилительных схем.
Подобное преобразование целесообразно осуществить путем использования известных приемов четырехполюсников,
вычислив для нее одну из систем параметров. |
|
Для наших целей лучше всего найти Y |
- параметры, |
выразив их через величины, которые сравнительно легко можно определить. Знание Y - параметров дает возможность представить эквивалентную схему транзистора в более общем
виде, аналогичном |
эквивалентной |
схеме |
лампового усиления |
с комплексными параметрами. |
|
|
|
/пак, найдем |
зависимости для |
Y |
- параметров схемы |
рис. 1.36. Для схемы рис. 1.36 составим следующие зависимос ти:
гае |
и 'э{ |
- и ,- 1 Л |
; Y ,6 - g j 6 *j<JC 36; ^ |
. g 8|(. j u C 6K i |
||||
|
|
- |
напряжение, приложенное |
к эыиттерному |
переходу.; |
|||
|
Исключая |
из этих уравнений U э§ |
и делая |
некоторые |
||||
упрощения, |
связанные с тем, что величины |
|
и |
С Бк |
||||
обычно на |
несколько |
порядков меньше, |
чем |
g |
и |
С |
- 66 -
меньше |
А |
|
получим: |
|
|
||
1бк |
|
|
|
|
|
|
|
i |
_ |
|
|
U + ( ------ |
l s r |
>1/ |
|
|
1 |
эб 6 |
u i |
b |
|
||
|
А |
|
|
эй1® |
|||
I |
и |
-у ( 4Yffigg.+у , |
*<r )U |
||||
2 1+Y36r 6 |
i |
v 1 *Y _r« |
|
бк |
«эк7 к * |
||
|
|
эб б |
|
|
|
||
Таким |
образом, мы получили |
уравнения четырехполюсника * |
аналогичные уравнениям, полученным ранее для транзистора в области низких частот, с той лишь разницей, что все действи-t-
тельные |
g - |
параметры |
заменены комплексными |
пара |
||
метрами следующего вида: |
|
|
|
|
||
*» |
У эб |
|
|
Y |
~ У 6* |
. |
|
|
|
i f ” 1 |
*Y v |
* |
|
|
|
|
|
1 * * 3 6 * 6 |
|
|
|
А |
|
|
|
|
|
|
1 * Т и г |
S |
“ |
“ V « r e |
8 » |
|
|
эй1 |
|
|
|
|
Проделав некоторые несложные преобразования, получим сравнительно удобную запись Y - параметров
|
%и * |
. |
(1.33) |
|
" Т Т у с у г |
> |
|
у _ |
Stg* 3*^Сбк |
_ |
( 1 . з » |
г а " |
i + |
•> |
|
Ъ |
_ s ______ |
|
( 1 . 35) |
1 + j |
|
||
|
|
|
- 67 -
(1 .3 6 )
В эти выражения, кроме четырех низкочастотных пара
метров |
g u , gta ,S и |
, входят |
три дополнительные |
|
высокочастотные параметра: |
постоянная |
времени |
, распре |
|
деленное |
сопротивление базы |
и коллекторная емкость |
||
C gK . |
Совокупность этих параметров |
и образует |
систему па |
раметров полупроводникового триода, Более существенное влия-» ние на качественные показатели триода оказывают крутизна хач
рактеристики |
S |
, |
входная проводимость |
g ^ |
, коллектор |
|
ная емкость |
Сбк |
.сопротивление |
базы |
и постоянная |
||
времени <Х |
|
|
|
|
|
|
Из выражения |
(1.33) следует, что проводимость базы |
|||||
можно определить при |
= «о |
, т .е . |
|
|
|
|
Xill <0 = 0* " |
fg |
|
|
Сопротивление базы изменяется в среднем от десятков |
|||
до сотен ом. |
|
|
|
|
|
Величину |
Т, |
можно определить из соотношения |
|
|
|
|
*1, с J l J jl |
|
или |
из экспериментально снятой |
зависимости крутизны S |
||
от |
частоты, при |
этом |
следует воспользоваться соотношением |
|
- |
68 - |
|
половив | S | = -y ~ r |
, тогда |
'ъ = ^ • |
|
Постоянная величина |
f t |
обычно имеет веяпчи;у поряд |
|
ка I ыксск для сплавных и тысячи долей мксек для дрейфовых. |
|||
Коллекторная |
ёмкость |
|
С йк обычно дается в справочки-, |
ках; она изменяется от единиц пф для дрейфовых и до десят ков пф для сплавных полупроводниковых триодов.
Экспериментальные исследования параметров транзисторов показывают, что большинство параметров, кроме коллекторной
емкости |
С § к |
, почти |
не зависят от напряжения на коллекто |
|
ре |
[_ I |
9 |
они |
зависят от тока коллектора (ри с.1.38). |
Емкость в основном зависит от коллекторного напряже |
||||
ния (рис. |
1 .38,а ). |
Ее можно приблизительно определить по |
||
Формуле |
|
|
|
|
На рис. 1.38 для транзистора IIIЗА приведены типичные характеристики зависимости параметре*.. Ъ S ', g 1{-, и t*g от коллекторного тока. Из почти линейной зависимости Первых четырех параметров от коллекторного тока следует,’ что, зноя их для одного значения тока (рабочей точки), можно опреде лять эти параметры для любого другого значения тока' (рабо чей точки) в пределах линейной зависимости я& формулам:
|
Н«2_. S ^ 1К. 1 |
^К, |
1 к. - |
|
|
6 „< У " у ’ М 1К[) ‘ 1 , / w v ’ У ’ |
|||
|
g j , < W |
I n . |
|
|
|
g i < V |
1 * . |
|
|
|
В заключение следует отметить, |
что в полосе частот от |
||
О |
Ю^гц параметры большинства |
транзисторов |
мало зави |
сят от частоты. Это позволяет при расчетах в этом диапазоне частот пользоваться низкочастотными пирометрами
- 69 -
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Нарисовать эквивалентную схему Дкиаколлето и пояснить ее элементы.
2 . Определить Y - параметры транзистора - четырех полюсника в области высоких частот.
3. Сравнить параметры транзистора с параметрами лампы $ области высоких частот.
Сравнить эквивалентные схемы лампы и транзистора.