Малосигнальные схемы замещения транзистора

В общем случае транзистор представляет собой активный (способный преобразовывать энергию источника сигнала) нелинейный четырехполюсник (рис. 3.4, а). Его можно описать семействами характеристик - нелинейными функциями двух переменных.

(3.5)

В зависимости от схемы включения транзистора величинам i ₁, i ₂, u ₁, u ₂ соответствуют те или иные реальные токи и напряжения.

а) б)

Рис. 3.4. Транзистор как четырехполюсник и система h-параметров

Однако на практике часто приходится сталкиваться с задачей усиления малых сигналов. В этом случае на постоянные составляющие токов I (0) и напряжений U (0) (определяющих рабочую точку транзистора) наложены малые переменные сигналы Δ i(t), Δ u(t) или:

(3.6)

Связи между малыми приращениями линейны и определяются полными дифференциалами функций f ₁ и f ₂:

(3.7)

Частные производные перед независимыми переменными обозначим символами h ₁₁, h ₁₂, h _{2 1} , h _{2 2} и будем называть h -параметрами транзистора. (В зависимости от схемы включения в обозначения добавляется индекс, например, h _11Э или h _11Б или h _11К). Зададим приращения токов и напряжений в виде малых гармонических колебаний. Тогда уравнения (3.7) можно записать:

U _{1 m} = h ₁₁ I _{1 m} + h ₁₂ U _{2 m} ;

I _{2 m} = h ₂₁ I _{1 m} + h ₂₂ U _{2 m} . (3.8)

Уравнениям (3.8) соответствует эквивалентная схема (рис. 3.4, б). Из (3.8) вытекают смысл и наименование h- параметров:

- входное сопротивление транзистора при коротком замыкании на выходе для малой переменной составляющей тока;

- коэффициент обратной связи по напряжению при разомкнутом входе для переменной составляющей тока;

- дифференциальный коэффициент передачи тока при коротком замыкании на выходе для переменной составляющей;

- выходная проводимость транзистора при разомкнутом входе для переменной составляющей тока. Отметим, что h -параметры являются дифференциальными. На высоких частотах между переменными составляющими токов и напряжений появляются фазовые сдвиги и параметры становятся комплексными. При этом (3.8) записываются в виде:

(3.9)

H - параметры широко используются для анализа транзисторных схем в режиме малого сигнала, так как позволяют применять готовые формулы теории линейных четырехполюсников.