3.3. Транзисторный усилитель - как пример активного линейного четырехполюсника.
На рис. приведена полная схема усилительного каскада, собранного по схеме с ОЭ. Выделим из этой схемы только те элементы, которые определяют её функциональное назначение.
Для этого прийдется отбросить емкость C1 как принадлежащую выходной цепи предыдущего каскада, цепь Rэ, Сэ, назначение которой состоит в задании начального положения рабочей точки на ВАХ транзистора и цепь R1, R2, служащую для температурной стабилизации начального положения рабочей точки. Таким образом, приходим к следующей схеме, все элементы которой принципиально необходимы для функционирования устройства в качестве усилителя. Используя матричный метод для активного линейного четырехполюсника, проанализируем свойства этой схемы.
Для анализа свойств усилителя как активного четырехполюсника составим эквивалентные схемы его входной и выходной цепей (см. рис).
Выходная часть эквивалентной схемы эквивалентна реальной схеме только при работе на переменном токе, когда из - за наличия большой емкости блока питания переменные потенциалы точек 1 и 2 можно считать одинаковыми. По сравнению с эквивалентной схемой обобщенного активного четырехполюсника в рассматриваемой схеме изменилось определение нагрузочного сопротивления четырехполюсника. Введем здесь сопротивление , эквивалентное сопротивлению в той схеме. Оно будет равно :
(24)
При таком представлении обе схемы одинаковы и для оценки свойств усилителя можно воспользоваться формулами (22) при условии, что проводимость ( )-1>>h22, т.е. что свойства четырехполюсника, в основном, определяются свойствами его нагрузки, а свойства активного элемента описываются его h-параметрами.
Дальнейший анализ предполагает конкретизацию нагрузки . Прежде чем приступить к этому оценим, как связаны h-параметры активного четырехполюсника с ВАХ биполярного транзистора, включенного по схеме с ОЭ.
На рисунке приведены входные, выходные и проходные ВАХ биполярного транзистора.
На этих характеристиках ток JБ и напряжение UБЭ тождественны току и напряжению активного четырехполюсника, а и соответственно его параметрам и . На основании формул (23) h-параметры активного четырехполюсника и ВАХ транзистора в схеме с ОЭ будут связаны следующими соотношениями :
(25)
Идентичность определения формул (25), (23) и (3) позволяет утверждать, что для описания параметров линейного усилителя возможно применение матричного метода. Иногда входную и проходную хар-ки транзисторов объединяют в одну : зависимость Jk=f(Uбэ)|Uкэ=const, см.рис., и вводят параметр S=Jk/Uбэ|Jбэ=const, называемый крутизной. В этом случае ис- точник тока J=h21J1 в выходной цепи экв. схемы четырехполюсника заменяется эквивалентным по величине источником тока J=S . Действительно, так как , эти источники эквивалентны друг другу.
