1. Обоснуйте эквивалентную схему рис 7б. Почему

2. На каком основании записана формула (12)?

3. Каковы причина и условие существования подъема на ачх эп?

3.3. Входное сопротивление транзистора в эп

Заменим транзистор в ЭП простейшей моделью (рис.9,а). Из нее видно, что входное сопротивление, начиная от внутренней точки базы Б', состоит из двух параллельных ветвей: коллекторного перехода ( ) и входного сопротивления эмиттерной ветви (рис.9б), равного

Здесь множитель отражает тот факт, что ток эмиттера больше тока базы.

Рис.9

На низких и средних частотах комплексного характера величин

в (14) можно не учитывать и входное сопротивление транзистора в ЭП

(15)

График его зависимости от приведен на рис. 10а, где

.

Рис.10

Предельные значения вполне согласуются со схемой, причем

В области верхних частот нужно учитывать емкость коллекторного перехода и комплексность коэффициента усиления транзистора по току считать . Ввиду малого (десятки Ом) можно приближенно считать, что входит в качестве слагаемого во входную емкость. Влияние комплексности коэффициента оценим с целью упрощения

(исключения математических выводов) только качественно, с помощью

векторных диаграмм. Эта комплексность обусловлена инерционностью биполярного транзистора, т.е. фазовыми сдвигами токов и относительно тока . которые образуют на векторной диаграмме известный треугольник (рис.10б).

В случае чисто резистивной нагрузки транзистора выходное напряжение с током . Ток базы создает на напряжение . Векторная сумма ( ). Из диаграммы видно, что входной ток опережает по фазе напряжение на угол меньше 90°. Следовательно, входное сопротивление (проводимость) транзистора комплексное с емкостным характером. Опираясь на формулу (14), можно доказать, что состоит из параллельного соединения

и

где - частота, на которой . Входная емкость транзистора

Благодаря включению в вывод эмиттера она в ЭП (примерно рав­ная С_(э)) намного меньше, чем в схеме с ОЭ.

В случае резистивно-емкостной нагрузки транзистора ( ) на векторной диаграмме (рис.10,в) напря­жение будет отставать от тока на угол меньше 90°. По прежнему . По длине векторов видно, что теперь , т.е. на данной частота К> 1 . А проекция вектора на направление отрицательна, что свидетельст­вует об отрицательном знаке активной составляющей входной проводи­мости. Следовательно, при индуктивном характере внутреннего сопро­тивления источника входного сигнала и наличии емкости нагрузки ЭП, как я ИП, может самовозбудиться. Для предотвращения самовозбужде­ния в вывод базы включают добавочный резистор.

Контрольные вопросы

1 Закишите и обоснуйте формулу (15) прямо по схеме рис 1.

2 Определите предельные значения на рис.10 непосредст­венно из схемы эп

3. Обоснуйте построение векторных диаграмм на рис.10. Какие

вывода из них следуют?

3.4. Переходная характеристика эп в области малых времен

При малых входных перепадах транзистор не выходит из активного режима и ПХ можно найти из анализа эквивалентной схемы выходной цепи для области верхних частот (ряс.11а), на которой теперь имеет форму ступеньки. Если добротность цепи , то установление выходного напряжения идет по апериодическому закону (кривая 1 на рис, 11,6 ), а если на ИХ наблюдается выброс (кривая 2).

Рис.11

При значительных кривая близка к экспоненте с постоянной времени и время нарастания . Благодаря малому фронт ПХ получается коротким при любой полярности перепада.

В случае подачи большого перепада запирающей полярно­сти при наличии емкости нагрузки транзистора фронт выходного напряжения сильно растягивается. Пусть в момент t₁ напряжение на базе скачком уменьшается на величину (рис. 12,а,б). К концу переходного процесса напряжение (на эмиттере) изменится на величину и составит . Однако в момент t₁ оно измениться не может ввиду наличия . Поэтому весь перепад прикладывается между базой и эмиттером, а так как его величина большая, то он запирает транзистор. С этого момента начинается свободный разряд емкости через сопротивление по экспоненте 1 с постоянной времени . Как только напряжение уменьшается до (момент t₂) транзистор открывается и через него начинает протекать ток. Это уменьшает скорость дальнейшего разряда емкости, который теперь пойдет по экспоненте 2 с постоянной времени .

Рис.12

Несмотря на то, что в момент t₂ постоянная времени цепи резко уменьшается ( )_, крутизна экспоненты становится меньше. Однако в этом нет противоречия, так как крутизна экспоненты определяется не только постоянной времени, но и начальным значением или "размахом", который у экспоненты 2 во много раз меньше, чем у экспоненты 1.

Здесь почти весь фронт выходного напряжения формируется в виде экспоненты 1 с большой постоянной времени, и время нарастания оказывается большим ( ), что сильно искажает при передаче короткие импульсы большой амплитуды. Растягивание больших перепадов запирающей полярности присуще всем простым повторителям: эмиттерному, истоковому_, катодному. Для уменьшения длительности фронта надо уменьшать (например, путем уменьшения ). Но это снижает входное сопротивление и коэффициент передачи, а главное - требует для формирования того же перепада выходного напряжения большего перепада тока транзистора, а значит, и его исходное значение, что ухудшает экономичность питания и может потребовать применения более мощного транзистора.

Если большой перепад имеет отпирающую для транзистора поляр то он передается весьма быстро, так как транзистор открывается предела, что форсирует процесс заряда емкости .

Контрольные вопросы