3. Исследование модели транзистора

3.1 Исследование модели транзистора с обобщённой нагрузкой

Для реализации МУП необходимо на вход подключить пробный источник , обозначить узлы, элементы схемы описать проводимостями в операторной форме, учитывая что , а . Эквивалентная схема транзистора М4 с обобщённым сопротивлением нагрузки представлена на рисунке 3.1:

Рисунок 3.13 – Схема транзистора с обобщённой нагрузкой и пробным источником для расчётов по МУП

Система матричных уравнений, составленная по МУП:

Выразим зависимый источник через узловые напряжения:

Подставим полученное выражение в матрицу:

Считая, что , получим следующие выражения:

Входную и передаточную функции найдем с помощью следующих формул:

	(3.1)

3.2 Предполагаемый характер частотных характеристик полной цепи

Рассмотрим поведение функций и на основе эквивалентных схем транзистора для и , показанных на рисунке 3.2:

Рисунок 3.14 - Эквивалентные схемы транзистора на крайних частотах: а) исходная схема, б) w = 0, и) w = ∞

В данной модели полевого транзистора ток пойдёт с затвора (з) на исток (и). При происходит разрыв на конденсаторах, поэтому , а при образуются замыкания на ветвях с конденсаторами, следовательно, .

3.2.1 Проверка и анализ выражений схемных функций

Проверка полученных выражений по размерности производится аналогично разделу 2.2.2, с учётом размерностей следующих элементов:

имеет размерность [Ом] и – безразмерная величина, следовательно проверка по размерности пройдена успешно.

Проверка полученных выражений на крайних частотах также производится аналогично разделу 2.2.2:

Результаты проверки сходятся с предположенными ранее значениями.

На рисунке 3.3 изображена полная модель цепи:

Рисунок 3.15 – Полная модель цепи

3.2.2 Вывод выражения входного сопротивления и коэффициента передачи полной цепи:

Выражение входного сопротивления (3.3) и коэффициента передачи полной модели (3.4) состоят из полученных ранее выражений сопротивления нагрузки, выражение (2.1), сопротивления транзистора (3.1), коэффициента передачи с обобщённой нагрузкой (3.2) и имеет следующий вид:

	(3.3)
	(3.4)

По выражениям (3.1), (3.2) в программе Mathcad построены графики АЧХ сопротивления входа цепи с избирательной нагрузкой (рисунок 3.4) и коэффициента передачи полной цепи (рисунок 3.6), подробные результаты вычислений приведены в приложении А (рисунок 2):

Рисунок 3.16 - Модуль сопротивления входа транзистора с избирательной нагрузкой

ФЧХ найдём как арктангенс входного сопротивления полной цепи, выражение (3.1), умноженный на для получения значений в градусах. График, построенный в программе Mathcad, представлен на рисунке 3.5:

Рисунок 3.17 - ФЧХ сопротивления входа транзистора с избирательной нагрузкой

Рисунок 3.18 - АЧХ транзистора с избирательной нагрузкой

ФЧХ найдём как арктангенс коэффициента передачи полной цепи, выражение (3.2), умноженный на для получения значений в градусах. График, построенный в программе Mathcad, представлен на рисунке 3.7:

Рисунок 3.19 - ФЧХ транзистора с избирательной нагрузкой

1. Автоматизированный расчет

Автоматизированный расчет, в ходе которого были получены АЧХ и ФЧХ нагрузки (рисунок 4.1), АЧХ и ФЧХ полной цепи в виде графиков (рисунок 4.2 - 4.2), произведен в среде моделирования программы Qucs.

Рисунок 4.20 – АЧХ и ФЧХ нагрузки

Рисунок 4.21 – АЧХ и ФЧХ функкции входного сопротивления полной цепи

Рисунок 4.22 - АЧХ и ФЧХ функкции коэффициента передачи полной цепи

Анализируя графики, можно сделать вывод, что они эквивалентны графикам, полученным в результате исследования соответствующих функций, в разделах 2 – 3.