2014-02-24
1436
ЛЕКЦИЯ 7. Транзистор как активный линейный
Понятие ”активный" четырехполюсник означает, что он имеет коэффициент передачи по мощности больше единицы. "Линейный" – означает линейную связь, например, выходного и входного напряжений. Транзистор обладает усилением по мощности, однако в целом он является нелинейным элементом. Для получения на основе транзистора активного линейного четырехполюсника необходимо обеспечить его работу на линейных участках входных и выходных вольт-амперных характеристик, то есть задать рабочую точку. Далее берут приращения токов 
и напряжений 
на входе и на выходе транзистора. Приращения должны быть небольшими, чтобы параметры активного элемента не зависели от входного сигнала. Такой режим называют режимом малого сигнала. Экспериментально параметры четырехполюсника определяют в окрестностях рабочей точки в режиме малого гармонического сигнала, то есть берут комплексные величины тока и напряжения 
и 
(рис. 7.1).
Связь между токами и напряжениями в общем случае может быть описана через z, y, h и G -параметры.
7.1. Система z -параметров
; 
.
Из этой системы уравнений:
– входное сопротивление;
– сопротивление обратной связи;
– сопротивление прямой передачи;
– выходное сопротивление.
Все z -параметры определены в режиме холостого хода на входе 
и на выходе 
. Все они являются сопротивлениями. Эквивалентная схема активного четырехполюсника в системе z -параметров показана на рис. 7.2. Генератор 
– зависимый генератор напряжения обратной связи. Он действует во входной цепи, а зависит от тока выходной цепи. Генератор 
– зависимый генератор напряжения прямой передачи. Его эдс зависит от входного тока.
7.2. Система y -параметров
; 
.
Коэффициенты системы уравнений определяются в режиме короткого замыкания на входе и на выходе:
; 
; 
; 
.
Все y -параметры – это проводимости. Эквивалентная схема в y -параметрах показана на рис. 7.3.
7.3. Система h -параметров
; 
.
h -параметры определяются в режиме холостого хода и короткого замыкания. Поэтому они называются гибридными параметрами.
; 
; 
; 
.
– входное сопротивление, 
– коэффициент обратной связи по напряжению, 
– коэффициент передачи (прямой) по току, 
– выходная проводимость. Эквивалентная схема четырехполюсника в h -параметрах показана на рис. 7.4. 
– зависимый генератор эдс, 
– зависимый генератор тока.
Определим связь между физическими параметрами и h -параметрами транзистора, включенного по схеме с общей базой. Эквивалентная малосигнальная схема p - n - p -транзистора показана на рис. 7.5. Считаем, что 
. Найдем h -параметры.
.
Так как 
, то 
, а цепь 
и 
включаются параллельно 
, и падение напряжения на равно падению напряжения на . Тогда по Кирхгофу: 
. Выразим ток базы через входной ток 
: 
. Подставив в , получим:
.
.
.
Так как 
, то 
и напряжений в цепи нет. Используем искусственный прием. Подадим на коллектор относительно базы напряжение 
. Под его действием по цепи коллектор-база потечет ток 
(так как ): 
. Подставив 
в 
, получим:
.
Найдем 
.
.
Мы видим ситуацию, аналогичную случаю . Поэтому используем тот же прием. Под действием потечет ток , который создаст на напряжение 
. Подставив это в , получим:
.
7.4. Система G -параметров
; 
.
Это тоже система гибридных параметров. Самостоятельно определите G -параметры и эквивалентную схему четырехполюсника.
Следует отметить, что для биполярных транзисторов наиболее точной является система h -параметров, так как эти транзисторы имеют сравнительно малое входное сопротивление и поэтому трудно осуществить режим короткого замыкания на входе и легко режим холостого хода. Выходное сопротивление, наоборот, велико. Поэтому трудно осуществить режим холостого хода и легко – режим короткого замыкания. По традиции, перешедшей от вакуумных триодов, на практике используют также систему y -параметров. Системы z и G- параметров для биполярных транзисторов не применяют.
