- •Старооскольский технологический институт
- •1. Теоретическая часть
- •1.1 Структура биполярного транзистора
- •1.2 Принцип действия и схемы включения транзистора
- •1.3 Статические характеристики и параметры транзистора
- •1.4 Малосигнальные параметры транзистора
- •1.5 Расчет усилителей на постоянном токе
- •2.2 Измерение коэффициента усиления по току в статическом режиме
- •Iэ iб ik
- •2. Практическое выполнение задания
- •2.1 Построение статических характеристик транзистора
- •2.4 Расчет и моделирование параметров усилителя на постоянном токе
1.4 Малосигнальные параметры транзистора
Если
при работе транзистора переменные
напряжения на его переходах достаточно
малы, то токи в нем являются линейными
функциями этих напряжений. Это позволяет
рассматривать транзистор как линейный
четырехполюсник (Рис.1.4), т.е. как некоторое
устройство, имеющее два входных и два
выходных зажима, и связь между токами
и напряжениями на входе (
)
и выходе (
)
которого выражается системой линейных
уравнений.

Рис.1.4 – Упрощенная модель транзистора
Из
теории четырехполюсников следует, что
только две из перечисленных величин
независимы, а две другие могут быть
выражены через них. В качестве независимых
можно выбирать произвольно любую пару
величин. Таким образом можно составить
шесть систем уравнений, описывающих
связь между входными и выходными токами
и напряжениями четырехполюсника. Для
транзисторов наиболее удобной оказалась
система малосигнальных h
– параметров, в которой в качестве
независимых величин выбираются входной
ток
и выходное напряжение
.
(1.5)
В
режиме малых сигналов функции
и
линейны, поэтому приращения величин
можно получить дифференцированием
(1.5) следующим образом:
(1.6)
В
качестве малых приращений входных и
выходных токов и напряжений можно
принять переменные составляющие
,
,
,
.
Тогда (1.6) можно переписать:
(1.7)
Коэффициенты
в
правой части (1.7) называютсяh
– параметрами. Они имеют вполне
определенный физический смысл и
устанавливают взаимосвязь между токами
и напряжениями транзистора.
Если
в первом уравнении (1.7) положить
,
что соответствует короткому замыканию
выходной цепи по переменной составляющей
(постоянное напряжение на выходных
зажимах при этом
),
то получаем:
-
входное сопротивление транзистора по
переменному току при коротко замкнутом
выходе.
Если
в том же уравнении положить
(
),
то
-
коэффициент обратной связи по переменному
напряжению при разомкнутой входной
цепи (холостой ход) по переменному току.
Аналогично из второго уравнения (1.7), получаем:
-
коэффициент передачи тока при коротком
замыкании на выходе по переменному
току;
-
выходная проводимость при холостом
ходе во входной цепи по переменному
току.
Единицы измерений h-параметров различны:h11измеряется в омах,h22- в сименсах,h21иh12- безразмерны. Так как физические размерности параметров неодинаковые, то такую систему называют гибридной.
i1
i2











h21i1
h11


u1
u2
h22





h12u2







Рис. 1.5 - Схема замещения транзистора на основе h-параметров
Схема замещения транзистора на основе h-параметров представлена на рис. 1.5.
В ней генератор э.д.с. h12u2учитывает наличие напряжения обратной связи во входной цепи, когда на выходе действует напряжениеu2, а входная цепь разомкнута. Сам генератор считается идеальным, т.е. не имеющим внутреннего сопротивления. Идеальный генератор токаh21i1учитывает взаимосвязь выходного и входного токов.
Для каждой схемы включения транзистора существует свой набор h-параметров, идентифицируемый соответствующим индексом, но между этими наборами существует однозначная связь, представленная в табл. 1.1.
Применительно к схеме включения с ОЭ для коэффициента h21эшироко используется обозначение, а в схеме с ОБ - вместоh21бкоэффициент -, так как в данной схеме включения направления токаiкпротивоположно базовому направлению токаi2исходного четырехполюсника, т.е.h21б<0. Но в практических расчетах коэффициентобычно используется как положительная величина.
Таблица 1.1
|
H11э |
|
h11б |
|
|
H12э |
|
h12б |
|
|
H21э |
|
h21б |
|
|
H22э |
|
h22б |
|
На рис. 1.6 показан процесс определения h-параметров по входной ВАХ транзистора, а на рис. 1.7 - по выходной. Из рисунков видно, что значенияh-параметров не являются постоянными для конкретного транзистора и зависят от режима по постоянному току (рабочей точки покоя транзистора) - значений постоянных составляющих токов и напряжений на входе и выходе транзистора. Поэтому в справочной литературе при указанииh-параметров обязательно указывается и режим, при котором произведены измерения.
Значения h-параметров также зависят от частоты переменного сигнала и температуры окружающей среды.

;
.
Рис. 1.6 - Определение h-параметров по входной ВАХ транзистора

,
![]()
Рис. 1.7 - Определение h-параметров по выходной ВАХ транзистора


