2.4 Уточнение усилительных параметров

2.4.1. Учет дифференциального сопротивления коллекторного

перехода

Р ассматривая усилительный каскад, мы ввели упрощение - .

У

Рис.2.5. Эквивалентная схема каскада ОЭ с учетом

ральных транзисторов зависит от режима и конечно по времени. Геометрически это выражается изменением наклона выходных характеристик транзистора при изменении напряжения на коллекторе и при смене тока базы. Особенно нельзя пренебрегать сопротивлением коллекторного перехода в режиме большого сигнала, когда меняется существенно. Эквивалентная схема усилительного каскада на n-p-n-транзисторе с учетом показана на рис.2.5. Пусть мал. Мы видим, что ток коллектора разветвляется на ток (есть связь входа и выхода – как бы полезная часть) и часть, ответвляющуюся в . Причем эта вторая часть зави

сит от . Влияние учитывают введя понятие коэффициента токораспределения коллекторной цепи , который показывает, какая доля тока поступает во внешнюю цепь коллектора (остальная часть ответвляется в ), то есть

. (*)

Через резисторы:

, (2.7)

так как .

Из (*): можно рассматривать как эквивалентный статический коэффициент передачи тока базы в цепь коллектора, то есть . Из выражения видно, что учет дифференциального сопротивления коллекторного перехода приводит к уменьшению коэффициента передачи тока базы транзистора.

Подставляя в выражения (2.1) – (2.3) или в (2.4) – (2.6) вместо коэффициента передачи , получим уточненные формулы .

2.4.2. Выходное сопротивление

Рис2.6

Эквивалентная схема каскада ОЭ для определения точного значения выходного сопротивления

Из эквивалентной схемы каскада (рис.2.6) видно, что так как , то оно с целой цепью резисторов эмиттерно-базовой цепи включается параллельно резистору . Поэтому необходимо уточнить . Известно, что выходное сопротивление определяется при отключенной нагрузке в режиме холостого хода на входе ( ), но генератор подключен к схеме. Следовательно, и ток коллектора равен нулю. Для запуска транзистора подадим на коллектор некоторое напряжение Е. Под действием его в коллекторной цепи потечет ток

, где , ,

а - неизвестен. В формуле пренебрегаем из-за малости сопротивлением , которое на эквивалентной схеме включено последовательно с .

Ток базы будем рассматривать как сумму частей токов , и , ответвляющихся в базу. Тогда по Кирхгофу для узла токов . Ток эмиттера обусловлен обратной связью транзистора по напряжению и мал по величине: , тем более, что мы в самом начале договорились не учитывать. С учетом вклад значительно меньше двух других составляющих тока базы. Коэффициент показывает, какая часть того или другого тока ответвляется в базу. Из уравнения Кирхгофа

.

Знак минус (направление тока) опущен. Вернемся к формуле тока, обусловленного источником и подставим все составляющие.

.

Делим обе части на . Получим:

.

Сравнивая две первых дроби, отметим, что . Пусть также для простоты в числителе третьей дроби, хотя это и не всегда выполняется. Тогда получим:

,

откуда

. (2.8)

Если определить выходное сопротивление со стороны (до R к), то

. (2.8а)

Формулу (2.8а) используют в схемотехнике, когда транзисторный каскад выполняет роль нагрузки (динамическая нагрузка). Особенно широко динамическая нагрузка используется в полупроводниковых интегральных микросхемах.

Оценим выходное сопротивление. Оно зависит через от сопротивления источника сигнала. Максимум будет тогда, когда на входе стоит идеальный генератор напряжения ( ), а минимум - при идеальном генераторе тока ( ).