2.3. Методи аналізу лінійних підсилювальних каскадів

у частотній області

Більшість співвідношень, приведених в даній допомозі, отримана на основі узагальненого методу вузлових потенціалів (ОМУП) [3]. При використанні ОМУП схема в цілому замінюється матрицею еквівалентної провідності, що відображає як конфігурацію, так і властивості деякої лінійної схеми, що апроксимує реальну схему. Матриця провідності складається на основі формальних правил [3]. При цьому підсилювальні елементи представляються у вигляді чотириполюсників (підсхем), що описуються еквівалентними Y-параметрами. Вибір Y-параметров активних елементів як основні обумовлений їх хорошою стиковкою з вибраним методом аналізу. За наявності інших параметрів активних елементів, можливий їх перерахунок в Y-параметры [3].

При використанні ОМУП аналіз полягає в наступному:

 складають певну матрицю провідності схеми [3];

 обчислюють визначника  і відповідні доповнення алгебри ;

 визначають (при необхідності) еквівалентні чотирьохполюсні Y-параметры схеми;

 визначають вторинні параметри підсилювального каскаду.

Оскільки зазвичай УУ мають загальний вузол між входом і виходом, то, згідно [3], їх первинні і вторинні параметри визначаються таким чином:

де i, j - номери вузлів, між якими визначаються параметри; - подвійне доповнення алгебри.

По практичних виразах, що отримуються шляхом спрощення вищенаведених виразів, обчислюють необхідні параметри підсилювального каскаду, наприклад:

де - постійна часу ланцюга - низькочастотні значення вхідної і вихідної провідності.

Отримані співвідношення дозволяють з прийнятною точністю проводити ескізний розрахунок підсилювальних каскадів. Результати ескізного розрахунку можуть бути використані як початкові при проведенні машинного моделювання і оптимізації. Методи машинного розрахунку УУ приведені в [4].

2.4. Активних елементів уу

2.4.1. Біполярних транзисторів

Біполярними транзисторами (БТ) називають напівпровідникові прилади з двома (або більш) взаємодіючими p-n-переходами і трьома (або більш) виводами, підсилювальні властивості яких обумовлені явищами інжекції і екстракції не основних носіїв заряду.

Для визначення малосигнальних Y-параметров БТ використовують їх еквівалентні схеми. З безлічі різноманітних еквівалентних схем найточніше фізичну структуру БТ відображає малосигнальна фізична Т-подібна схема. Для цілей ескізного проектування, при використанні транзисторів до (0,2...0,3) ( - гранична частота посилення транзистора з ОЕ) можливе використання спрощених еквівалентних моделей транзисторів, параметри елементів еквівалентних схем яких легко визначаються на основі довідкових даних. Спрощена еквівалентна схема біполярного транзистора приведена на рис.2.7.

Параметры элементов определяются на основе справочных данных следующим образом:

 об'ємний опір бази _

де - постійна часу ланцюга внутрішнього зворотного зв'язку в транзисторі на ВЧ;

 активний опір емітера _

при у міліамперах виходить в омах;

 дифузійна ємкість емітера _

де - гранична частота посилення по струму транзистора з ОЕ ;

 коефіцієнт посилення струму бази для транзистора з Про _

де - низькочастотне значення коефіцієнта передачі по струму транзистора з ОЕ.

 r =(0,5.1,5) Ом;

Таким чином, параметри еквівалентної схеми біполярного транзистора повністю визначаються довідковими даними і режимом роботи.

Слід враховувати відому залежність від напруги колектор -эмиттер :

.

По відомій еквівалентній схемі не представляє особливої праці, користуючись методикою, викладеною в розділі 2.3, отримати наближені вирази для низькочастотних значень Y-параметров біполярного транзистора, включеного по схемі з ОЕ:

Частотну залежність і при аналізі підсилювального каскаду в області ВЧ визначають, відповідно, за допомогою визначення вхідної динамічної ємкості і постійною часу транзистора . Виразу для розрахунку низькочастотних Y-параметров для інших схем включення транзистора отримують таким чином:

 доповнюють матрицю початкових Y-параметров до невизначеної а саме, якщо

то

 викреслюють рядок і стовпець, відповідні загальному вузлу схеми (б для Про, до для ОК), отримуючи матрицю Y-параметров для конкретної схеми включення транзистора.