Вычисление h-параметров транзистора

Расчет усилительного каскада по переменному току

Расчет каскада по переменному току удобно производить, используя схему замещения транзистора в h-параметрах (рис.2.). Тогда эквивалентная схема замещения каскада с общим эмиттером будет иметь вид (рис.3). На этой схеме не показаны конденсаторы С₁, С₂, С_Э. Они выбраны такими, что в области средних частот обладают малыми сопротивлениями.

Если расчет каскада по переменному току производить в области средних частот, то зависимость параметров от частоты не учитывается, а сопротивление этих конденсаторов в схеме практически равно нулю, и на схеме (рис.3) они не показаны. В области высоких частот сопротивления конденсаторов тем более можно считать равным нулю. Сопротивление источника питания по переменному току равно нулю, поэтому верхний вывод резистора R₁ связан на схеме замещения через сопротивление фильтра R_Ф (на схеме также не показано) с выводом эмиттера.

При расчетах входной сигнал принимается синусоидальным. Токи и напряжения в схеме характеризуются их действующими значениями, связанными с амплитудными значениями коэффициентом 1/Ö2.

Основными рассчитываемыми параметрами усилительного каскада с общим эмиттером являются:

R_ВХ – входное сопротивление каскада;

K_I – коэффициент усиления по току;

К_U – коэффициент усиления по напяржению;

К_Р – коэффициент усиления по мощности;

R_ВЫХ – выходное сопротивление каскада.

Если расчет каскада по переменному току производить в области низких частот, то величины сопротивлений емкостей приходится учитывать.

Ниже приводится методика расчета конденсаторов на низких частотах и параметров каскада на средних частотах частотного диапазона транзистора.

В справочниках на конкретный тип транзистора чаще не приводятся все h-параметры за исключением коэффициента передачи тока h_21Э. Однако приводятся входные и выходные характеристики транзистора. По ним могут быть вычислены все h-параметры транзистора так, как это показано в ниже следующем примере.

Если же в справочниках какая либо характеристика не приводится, то величины h-параметров можно приближенно выбрать из диапазона значений параметров отечественных биполярных транзисторов, приводимых в табл.6

Таблица 6

Параметры	Тип транзистора
Мало-мощный	Средней мощности	Большой мощности	Транзис- торные сборки
UКЭMAX, B	5-25	25-100	50-1000	100-1000
PK MAX, Bт	0,01-0,3	0,3-3,0	3,0-100	100-10000
IK MAX, A	0,01-0,1	0,05-0,5	0,5-10	10-500
FГР, МГц	1,0-8000	1,0-1000	0,5-300	0,1-3,0
СКБ, пФ	1-10	5-100	10-1000	1000-50000
h11Э, Ом	1000-10000	100-1000	50-500	0,5-50
h 21Э.	20-200	20-200	20-200	20-2000
h 22Э, См	10^-6-10^-7	10^-5-10^-7	10^-3-10^-5	10^-2-10^-4
h 12Э.	Принимает значения от 0,002 до 0,0002

Вычислим h-параметры транзистора КТ312Б по его приводимым в справочнике входным и выходным ВАХ.

а) Входное сопротивление транзистора при неизменном выходном напряжении

U_КЭ = U_КП = 10В

находится по входной характеристике так, как это показано в пункте 3.2.1.11-а.

Входное сопротивление транзистора не соответствует числовому диапазону, указанному в табл.6, т.к. оно было вычислено на нелинейном участке ВАХ.

б) Коэффициент обратной связи транзистора по напряжению при неизменном входном токе

I_Б = const

определяется по двум входным характеристикам (рис.4.). Примем

I_Б = I_БП = 0,22 мА

и характеристики:

первая: I_Б = f (U_БЭ) при U_КЭ=10В,

вторая: I_Б = f (U_БЭ) при U_КЭ=0В.

Получим:

Для выбранного типа транзистора параметр h_12Э отличается от указанных в табл.6 значений в сторону увеличения. Этот факт указывает на погрешности графических построений. Его значения изменяются от 0,002 до 0,0002. Как показывает анализ устройств на транзисторах, в большинстве практических расчетов этим коэффициентом можно пренебречь или принять величиной из указанного диапазона.

в) Коэффициент передачи (усиления) тока транзистора при неизменном выходном напряжении U_КЭ=const находится по двум выходным характеристикам (рис.6-а). Примем

U_КЭ =U_КП = 10В

и две характеристики:

первая: I_К = f (U_КЭ) при I_Б = 0,3 мА;

вторая: I_K = f (U_КЭ) при I_Б = 0,2 мА.

Тогда получим:

Полученный коэффициент действительно принадлежит указанному в справочнике интервалу изменения параметра h_21Э = h_21Б = 25….100.

г) Выходная проводимость транзистора при неизменном входном токе I_Б =const находится по одной выходной характеристике.

Примем

I_Б» I_БП = 0,2 мА

и выходную характеристику

I_К = f (U_КЭ) при I_Б = 0,2 мА.

Тогда для двух произвольно выбранных точек на этой характеристике в рабочей области получим:

3.2.2.2 Емкость конденсатора С_Э применяют для устранения отрицательной обратной связи по переменной составляющей. Емкость рассчитывается для низкой частоты f_Н полосы пропускания из условия:

Отсюда

Вычислим С_Э:

Дата добавления: 2015-05-06