Малосигнальными называют параметры транзистора, используемого в усилительных устройствах для малых переменных токов. Транзистор можно рассматривать как активный четырехполюсник (рис. 1.34).

Рис. 1.34. Транзистор, представленный в виде активного четырехполюсника

Используя теорию четырехполюсника, можно установить связь между входными и выходными токами и напряжениями транзистора через H-параметры, которые описывают зависимости и . В общем случае транзистор является нелинейным элементом. Для бесконечно малых приращений токов и напряжений можно записать:

(1.38)

Если в (1.38) коэффициенты в виде частных производных обозначить буквами Н, получим систему H-параметров:

(1.39)

Если на статических характеристиках рассматривать небольшую область, то связь между постоянным током и напряжением с некоторым приближением можно считать линейной, а транзистор – линейным четырехполюсником. Тогда дифференциалы в выражении (1.39) можно заменить абсолютными значениями малых приращений токов и напряжений:

(1.40)

Смысл H-параметров можно установить следующим образом. Полагая , , получаем, что

(1.41)

т.е. H11 есть не что иное, как входное сопротивление при постоянном напряжении на выходе и при коротком замыкании (для переменного тока) на выходе.

Если , , то

(1.42)

т.е. H12 – коэффициент обратной связи по напряжению (при холостом ходе для переменного тока со стороны входных зажимов и для постоянного тока во входной цепи). Он показывает, какая доля выходного переменного напряжения передается на вход за счет наличия внутренней обратной связи.

Если , , то

(1.43)

т.е. H21 – коэффициент усиления по току при постоянном напряжении на выходе и при коротком замыкании (для переменного тока) на выходе.

Параметр

(1.44)

есть не что иное, как выходная проводимость при холостом ходе по переменному току со стороны входных зажимов и постоянном токе во входной цепи.

Таким образом, H-параметры являются дифференциальными и характеризуют свойства транзистора в статическом режиме (при работе без нагрузки) в рабочей точке, положение которой на статических характеристиках определяется значениями постоянных напряжений (и соответственно токов) на входных и выходных зажимах транзистора. Определить H-параметры можно опытным путем, осуществляя режимы короткого замыкания и холостого хода по переменному току. В реальных условиях работы транзистора на его вход подключают источник преобразуемого транзистором сигнала. При этом переменные напряжения и токи этого источника накладываются на постоянные напряжения и токи, задающие положение рабочей точки. При достаточно малых синусоидальных сигналах транзистор работает на линейных участках статических характеристик и его можно рассматривать как линейный активный четырехполюсник, а малые амплитуды или действующие значения синусоидальных сигналов можно рассматривать как малые приращения постоянных составляющих тока и напряжения. Однако при замене малых приращений синусоидальными сигналами следует учитывать, что мгновенные значения этих приращений есть функции времени и частоты. Поэтому параметры – величины комплексные и будут определяться модулем H и аргументом φ, т.е.. Итак, систему H-параметров можно записать следующим образом:

(1.45)

При низкой частоте приближенно считают, что можно пренебречь реактивными составляющими сопротивлений и проводимостей и рассматривать модули H-параметров.

В таком виде H-параметры являются низкочастотными малосигнальными. Для транзистора, представленного в виде четырехполюсника, они зависят от схемы включения транзистора. Для каждой из схем используют соответствующие индексы Б, Э, К.

Для схемы с ОЭ , , , и уравнения четырехполюсника имеют вид:

(1.46)

откуда значения параметров:

(1.47)

– входное сопротивление при коротком замыкании выходной цепи;

(1.48)

– коэффициент обратной связи по напряжению при холостом ходе со стороны входной цепи;

(1.49)

– коэффициент передачи тока (усиления) при коротком замыкании выходной цепи;

(1.50)

– выходная проводимость при холостом ходе во входной цепи.

В схемах с ОБ и с ОЭ параметры H21Б и H21Э являются соответственно коэффициентами передачи тока базы и эмиттера. Так, в схеме с ОБ входной ток , выходной ток . Тогда

. (1.51)

В схеме с ОЭ

. (1.52)

Модули H-параметров можно определить по статическим входным и выходным характеристикам. Рассмотрим в качестве примера схему с ОЭ. Параметры H11Э и H12Э определяют по входным статическим характеристикам (рис. 1.35, а).

Рис. 1.35. Входные и выходные статические характеристики транзистора

Для этого из выбранной рабочей точки А на линейной части характеристики проводят до пересечения с соседней характеристикой две прямые линии: одну – параллельно оси токов АА', другую – оси напряжения А'А". В полученном характеристическом треугольнике АА'А" катет АА' – приращение тока базы , а катет А'А" – приращение напряжения базы . Приращение напряжения коллектора – это разность напряжений, при которых снимались обе характеристики: . Из треугольника АА'А" имеем и при .

Параметры и определяют по выходным статическим характеристикам (рис. 1.35,б). Значения модулей H-параметров обычно приводят в справочниках, где указывают их усредненные значения.

• Назад
• Вперёд