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 придется отбросить емкость C₁ как принадлежащую выходной цепи предыдущего каскада, цепи R_э, С_э и R₁, R₂, которые предназначены для задания начального положения рабочей точки на ВАХ транзистора 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).

C_р

J₂

J₁

R_г

h₁₁

.

h₂₁J₁

.

U₁=U_г-I_гR_г

h₁₂U₂

_-1

h₂₂

.

Z_н

.

Z_k

С_вых

. .

U_н-U₂

~

U_г

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, это означает, 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, например, по схеме с ОЭ.

На рисунке приведены входные, выходные и проходные ВАХ биполярного транзистора в схеме с ОЭ.

На этих характеристиках ток J_Б и напряжение U_БЭ тождественны току и напряжению активного четырехполюсника, а и соответственно его параметрам и . На основании формул (23) h-параметры активного четырехполюсника и параметры 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 J_k=f(U_бэ)|_Uкэ=const, см.рис., и вводят параметр S=J_k/U_бэ|_{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, поскольку справедливо равенство: , эти источники эквивалентны друг другу.