Критерии и особенности малосигнального режима работы транзистора

Работа усилительного каскада в режиме малого сигнала.

АНАЛИЗ РАБОТЫ УСИЛИТЕЛЬНЫХ КАСКАДОВ

Лекция 3

Считается, что транзистор работает в малосигнальном, или линейном режиме, если в процессе работы не проявляется влияние нелинейности его ВАХ. Основным критерием линейного режима работы транзистора является малое значение в нем сигнальных составляющих выходных токов ∆ I _вых и напряжений ∆ U _вых по сравнению с их значениями I _вых0 и напряжений U _вых0 в ИРТ. Количественно интенсивность сигнала характеризуется коэффициентами использования транзистора по току и напряжению, при этом

; ,

где ∆ I _вых, ∆ U _вых, – наибольшие отклонения выходного тока и напряжения от их значений I _вых0, U _вых0 в ИРТ.

Обычно влияние нелинейности ВАХ транзистора становится заметным, когда какой-либо из этих коэффициентов превышает 0,2…0,3.

Считается, что при малосигнальном режиме работы транзистора взаимосвязи и взаимозависимости между его токами и напряжениями в ИРТ определяются постоянными коэффициентами. Эти коэффициенты называются малосигнальными параметрами.

Существует ряд систем параметров. Дальнейшее рассмотрение будем осуществлять в основном на базе системы Y -параметров. В этой системе параметры имеют размерность проводимости, а взаимосвязь между комплексными амплитудами токов и напряжений определяется системой уравнений:

;

,

где , , , , – комплексные амплитуды сигнальных токов и напряжений.

В системе Y -параметров в качестве аргументов (воздействий) принимаются сигнальные разности потенциалов и , а качестве функций – значения сигнальных токов и . Основным параметром, который в первую очередь определяет усилительные свойства транзистора, является проводимость Y ₂₁, часто называемая крутизной транзистора и обозначаемая S. Проводимость Y ₁₁ является главной характеристикой входных свойств транзистора, а Y ₂₂ – выходных, поэтому указанные проводимости соответственно называются входной и выходной проводимостью транзистора. Параметр Y ₁₂ характеризует влияние выходного напряжения на выхдной ток, т.е. степень прохождения сигнала в направлении, обратном основному (в направлении с выхода на вход), поэтому проводимость Y ₁₂ носит название проводимости обратной связи. Существенным отличием УП от пассивных цепей является их свойство преимущественной однонаправленности передачи сигналов, которое может быть охарактеризовано неравенством | Y ₂₁|>>| Y ₁₂|.

В основной частотной области транзистора, под которой понимается область частот f < f _S, где f _S – частота, на которой модуль крутизны транзистора уменьшается в раз (на 3 дБ), взаимосвязи между токами и напряжениями в транзисторе определяются вещественными коэффициентами. Поэтому в этой частотной области для характеристики свойств транзистора вместо системы комплексных Y -параметров используется система вещественных g -параметров g ₂₁, g ₁₁, g ₂₂, g ₁₂. При этом

;

,

где i _вх, i _вых, u _вх, u _вых, – сигнальные токи и напряжения соответственно.

Соотношения (3.*) удобно в целях наглядности взаимодействия между токами и напряжениями представить в виде эквивалентной схемы замещения четырехполюсника (рис. 3.*). Эта схема включает себя два зависимых генератора тока, один из которых (источник тока ) характеризует степень управляющего воздействия входного напряжения u _вх на выходной ток i _вых, а второй – воздействия обратной связи через проводимость g ₁₂ на входной ток i _вх. Левая часть рис. 3.* соответствует верхней строчке соотношения (3.*), а вторая – нижней.

Рис. 3.*. Эквивалентная схема, определяющая взаимосвязи между токами и напряжениями в линейном четырехполюснике.

Дата добавления: 2014-01-03