5.5.2. Биполярный транзистор в квазистатическом режиме как линейный четырехполюсник

Дифференциальные параметры, введенные нами для стати­ческого режима (см. § 5.4), можно применять и для квазистатичес­кого режима, справедливого для низких частот сигнала, когда свя­зи между величинами остаются почти такими, как в статическом режиме (см. § 1.2).

Для этого достаточно в уравнениях (5.51) приращения (диффе­ренциалы) заменить малыми амплитудными значениями перемен­ных величин:

dI_ВХ = I_ВХm, dI_ВЫХ = I_ВЫХm, dU_ВХ = U_ВХm, dU_ВЫХ = U_ВЫХm

так, чтобы для системы h-параметров вместо (5.51) можно было на­писать

U_{ВХ m}= h₁₁I_ВХm + h₁₂U_ВЫХm (5.73)

I_ВЫХm = h₂₁I_ВХm + h₂₂U_ВЫХm

Приведенная система уравнений как раз и совпадает с системой уравнений линейного четырехполюсника при использовании h-параметров, которые являются постоянными коэффициентами. Повторяем, что такая замена приращений величин статического режима переменными составляющими справедлива только для квазистатического режима. Поэтому h-параметры в системе (5.73) можно нахо­дить по статическим характеристикам.

Для нахождения параметров h₁₁ и h₂₁ в теории четырехполюс­ников необходимо на низких частотах сделать опыт короткого за­мыкания на выходе по переменному напряжению (U_ВЫХm = 0). От­сутствие переменного напряжения при использовании статичес­ких характеристик означает постоянство выходного напряжения (U_ВЫХ = const). Для нахождения в теории четырехполюсника пара­метровh₁₂иh₂₂проводится опыт холостого хода по переменному току на входе.Но при имитации этого опыта на статических характе­ристиках это эквивалентно постоянству входного тока (I_ВХ = const). Это отмечалось в § 5.3.

Уравнения, аналогичные (5.73), применяют и для описания це­пей, когда нельзя пренебречь влиянием реактивных элементов, например, емкостных составляющих токов, так как связи при малом сигнале и в этом случае остаются линейными, как у четырехполюс­ника. Необходимо только ввести комплексные амплитуды, h-параметры должны стать комплексными (частотозависимыми):

(5.74)

Конечно, комплексные параметры уже нельзя определить по стати­ческим характеристикам и требуются специальные измерения.

В справочниках по транзисторам обычно приводятся значения h-параметров для низких частот, когда эти величины являются дей­ствительными. На высоких частотах из-за влияний паразитных ем­костей трудно экспериментально осуществить режим холостого хо­да во входной цепи по переменной составляющей. Поэтому на высо­ких частотах более удобна система y-параметров, в которой легко реализуются режимы короткого замыкания по переменному току без нарушения режима работы транзистора по постоянному току: необ­ходимо шунтировать входную и выходную цепи конденсатором дос­таточно большой емкости.

Уравнения при использовании у-параметров для высоких частот имеют вид

(5.75)

В теории простейших четырехполюсников широко используют­ся эквивалентные схемы на основе систем h-, у-, z-параметров. Их можно применять для биполярных транзисторов (рис. 5.20). Значе­ния параметров действительные.Недостаток эквивалентных схем заключается в том, что значения параметров одного транзистора изменяются при замене схемы включения БТ. Так как дифферен­циальные параметры сложным образом связаны с физическими процессами БТ и, кроме того, зависят от схемы включения БТ, то эквивалентные схемы БТ часто называют формальными или эквивалентными схемами с внешними параметрами четырехполюсни­ка. Исходные эквивалентные схемы с двумя зависимыми генерато­рами могут быть сведены по теории цепей к схемам с одним зави­симым генератором. На рис. 5.21 показан только вариант схемы для системы у-параметров.