Теоретические сведения. Биполярные транзисторы используются для усиления, преобразования и генерации электрических параметров

Биполярные транзисторы используются для усиления, преобразования и генерации электрических параметров. Имея три электрода – базу, эмиттер и коллектор, они могут быть включены в электронную схему тремя способами: с общей базой, общим эмиттером или с общим коллектором. В последнем случае схема включения транзистора называется эмиттерным повторителем.

Для исследования схем на биполярных транзисторах применяются различные виды математических моделей их работы, такие как физическая модель, модель Молла–Эберса, модели в h, r,
g-параметрах. В данном случае по условиям задачи предполагается использование модели транзисторов в h-параметрах (гибридных параметрах).

В этом случае транзисторы представляются в виде четырехполюсников, один из электродов которых является общим и для входа и для выхода. Ограничения, вводимые для подобного математического описания, следующие.

1. Входные и выходные сигналы являются переменными с незначительными приращениями амплитуд.

2. Рабочая точка транзистора выбрана на линейной части вольт-амперных характеристик. Выбор положения рабочей точки осуществляется специальными элементами схем, представленными на рис. 5 в виде ЭДС смещения U_см.

Линейный четырехполюсник, моделирующий транзистор в
h-параметрах, представлен на рис. 6.

Рис. 6. Модели транзистора как активного четырехполюсника

За независимые величины приняты выходное напряжение U₂ и входной ток I₁. Тогда зависимые параметры U₁ и I₂ определяются по следующим формулам

U₁ = h₁₁I₁ + h₁₂U₂, (12)

I₂ = h₂₁I₁+ h₂₂U₂, (13)

где I₁, I₂, U₁, U₂ – малые приращения токов и напряжений транзистора.

Из уравнений (12), (13) видно, что при U₂ = 0 – входное сопротивление транзистора при коротком замыкании на выходе; при I₁ = 0 – коэффициент обратной связи по напряжению при холостом ходе на входе; при U₂ = 0 – коэффициент усиления (передачи) тока при коротком замыкании на выходе; при I₁ = 0 – выходная проводимость при холостом ходе на входе.

На основании приведенных соотношений можно составить эквивалентную схему транзистора для переменных составляющих токов и напряжений. Эта схема приведена на рис. 7. В ней член h₁₂U₂ обозначен как генератор напряжения, а член h₂₁I₁ – как генератор тока.

Рис. 7. Эквивалентная схема транзистора в h-параметрах

Достоинство h-параметров транзисторов – легкость их непосредственного измерения и определения по известным вольтамперным характеристикам. Режимы холостого хода и короткого замыкания на входе и выходе легко осуществляются путем подключения достаточно большой емкости на выход, или достаточно большой индуктивности на вход транзисторов. Методика определения h-параметров по входной и выходной характеристикам транзистора при их наличии представлена во многих литературных источниках.

Значения h-параметров зависят от схемы включения транзистора, поэтому при обозначении эти параметры отличаются соответствующими индексами. Так, для схемы с общим эмиттером

U_бэ = h_11эI_б + h_12эU_кэ, (14)

I_к = h_21эI_б + h_22эU_кэ. (15)

Отсюда при U_кэ = 0 – входное сопротивление транзистора при коротком замыкании на выходе; при I_б = 0 – коэффициент обратной связи по напряжению при холостом ходе на входе; при U_кэ = 0 – коэффициент усиления (передачи) тока при коротком замыкании на выходе; при I_б = 0 – выходная проводимость при холостом ходе на входе.

Формулы, устанавливающие связь между h-параметрами для различных схем включения транзистора, приведены в табл. 4.

Таблица 4

h-параметры	По известным h-параметрам в схеме ОБ
для схемы ОЭ	для схемы ОК
h11
h12
h21
h22

В табл. 4 .

Дата добавления: 2015-06-04