Три способа включения транзисторов

⇐ ПредыдущаяСтр 6 из 24Следующая ⇒

Транзистор имеет три электрода: эмиттер, базу и коллектор. На вход транзистора подводится входной сигнал, а с выхода снимается выходной. Для подачи входного сигнала нужны два электрода, а для снятия - ещё два. Так как электродов у транзистора три, то один из них делают общим для входного и выходного сигналов. Существует несколько способов включения транзистора: схема с общей базой, схема с общим эмиттером, схема с общим коллектором. В каждой из этих схем один из выводов транзистора служит общей точкой, а два других являются входом и выходом.

Рис. 4.5. Схемы включения транзисторов (рисунок выполнен авторами)

Фазовые соотношения для входных и выходных сигналов показаны на схемах. Следует обратить внимание на то, что в схеме с ОЭ фаза выходного сигнала изменяется на 180^о по отношению к фазе входного.

Таблица 2. Особенности схем включения транзисторов

Тип соединения	Входное сопротивление	Выходное сопротивление	Усиление по напряжению	Усиление по току	Усиление по мощности
ОБ	Низкое	Высокое	Высокое	< 1	Среднее
ОЭ	Среднее	Среднее	Среднее	Среднее	Высокое
ОК	Высокое	Низкое	< 1	Среднее	Среднее

Транзистор как четырехполюсник

Биполярный транзистор в различных схемах подключения можно представить как четырехполюсник и, соответственно, рассчитать его параметры для любой схемы. Для транзистора характерны два значения тока I₁ и I₂ и два значения напряжения U₁ и U₂ (рис. 4.6).

Рис.4.6. Представление транзистора как четырёхполюсника (рисунок выполнен авторами)

I₁, U₁ - ток и напряжение на входе транзистора; I₂, U₂ - ток и напряжение на выходе транзистора.

В зависимости от того, какие из этих величин взять за независимые переменные, а какие - за зависимые, линейный четырехполюсник можно описать шестью различными системами уравнений. На практике используются три основных зависимости между входными и выходными величинами, которые отражены в таблице 2.

Таблица 2. Зависимости между входными и выходными вкличинами четырехполюсника

Независимые переменные	I1, I2	U1, U2	I1, U2
Зависимые переменные	U1, U2	I1, I2	U1, I2

В соответствии с этими зависимостями можно получить три системы параметров транзистора: система Z - параметров, система Y - параметров и система H - параметров.

Система z-параметров

Если в качестве входных параметров биполярного транзистора как четырехполюсника взять токи I₁ и I₂, а напряжения U₁ и U₂ определять как функции этих токов, то связь напряжений и токов в линейном приближении будет иметь вид:

U₁= z₁₁I₁ + z₁₂I₂;

U₂ = z₂₁I₁ + z₂₂I₂.

Коэффициенты z_ik в этих уравнениях определяются следующим образом:

z₁₁ = U₁/I₁ при I₂ = 0 и Z₂₂ = U₂/I₂ при I₁ = 0

z₁₁, z₂₂ - входное и выходное сопротивления;

Z₁₂ = U₁/I₂ при I₁ = 0 и Z₂₁ = U₂/U₁ при I₂ = 0

z₁₁, z₂₂ - сопротивления обратной и прямой передач.

Измерения z-параметров осуществляются в режиме холостого хода на входе (I₁ = 0) и выходе (I₂ = 0).

Система y-параметров

Зададим в качестве входных параметров биполярного транзистора как четырехполюсника напряжения U₁ и U₂, а токи I₁ и I₂ будем определять как функции этих напряжений. Тогда связь токов и напряжений в линейном приближении будет иметь вид:

I₁ = y₁₁U₁ + y₁₂U₂;

I₂ = y₂₁U₁ + y₂₂U₂.

Коэффициенты в уравнениях имеют размерность проводимости и определяются следующим образом:

y₁₁ = I₁/U₁ при U₂ = 0 и y₂₂= I₂/U₂ при U₁ = 0

y₁₁, y₂₂ - входная и выходная проводимости;

y₁₂ = I₁/U₂ при U₁ = 0 и y₂₁ = I₂/U₁ при U₂ = 0

y₁₂, y₂₁ - проводимости обратной и прямой передач.

Измерение y-параметров происходит в режиме короткого замыкания на входе (U₁ = 0) и выходе (U₂ = 0) (Параметры транзистора как четырехполюсника).

Система h-параметров

Наиболее часто используется система h-параметров, которая представляет собой комбинированную систему из двух предыдущих, причем из соображений удобства измерения параметров биполярного транзистора выбирается режим короткого замыкания на выходе (U₂ = 0) и режим холостого хода на входе (I₁ = 0). Поэтому для системы h-параметров в качестве входных параметров задаются ток I₁ и напряжение U₂, а в качестве выходных параметров рассчитываются ток I₂ и напряжение U₁, при этом система, описывающая связь входных I₁, U₂ и выходных I₂, U₁ параметров, выглядит следующим образом:

U₁ = h₁₁I₁ + h₁₂I₂;

I₂ = h₂₁U₁ + h₂₂U₂.

Значения коэффициентов в уравнении для h-параметров имеют следующий вид:

h₁₁ = U₁/I₁ при U₂ = 0- входное сопротивление при коротком замыкании на выходе;

h₂₂ = I₂/U₂при I₁ = 0 - выходная проводимость при холостом ходе во входной цепи;

h₁₂ = U₁/U₂ при I₁ = 0 - коэффициент обратной связи при холостом ходе во входной цепи;

h₂₁ = I₂/I₁ при U₂ = 0 - коэффициент передачи тока при коротком замыкании на выходе.

С учетом h-параметров эквивалентная схема транзистора выглядит следующим образом (рис. 4.7).

Рис. 4.7. Схема замещения транзистора (рисунок выполнен авторами)

Здесь во входной цепи транзистора включен генератор напряжения h₁₂U₂, который учитывает взаимовлияние между коллекторным и эмиттерным переходом в результате модуляции ширины базы, а генератор тока h₂₁I₁ в выходной цепи учитывает усилительные свойства транзистора, когда под действием входного тока I₁, в выходной цепи возникает пропорциональный ему ток h₂₁I₁. Параметры h₁₁ и h₂₂ - это соответственно входное сопротивление и выходная проводимость транзистора. Для различных схем включения транзистора h-параметры будут различны.

Так для схемы с общей базой входными и выходными величинами являются (рис. 4.8):

U₁ = U_эб; I₁ = I_э; U₂ = U_кэ; I₂ = I_к.

Рис. 4.8. Эквивалентная схема четырехполюсника для схемы с общей базой (рисунок выполнен авторами)

Так как транзистор чаще усиливает сигнал переменного тока, то и h-параметры по переменному току должны определяться не как статические, а как динамические (дифференциальные). Для схемы с общей базой они определяются по выражениям:

h_11б = Δ U_эб/Δ I_б при U_кб = 0;

h_12б = Δ U_эб/Δ U_кб при I_э = 0;

h_21б = Δ I_к/Δ I_э при U_кб = 0;

h_22б = Δ I_к/Δ U_кб при I_э=0.

Индекс «б» говорит о принадлежности этих параметров к схеме с общей базой.

Для схемы с общим эмиттером входными и выходными величинами являются (рис. 4.9):

U₁ = U_эб; I₁ = I_э; U₂= U_кэ; I₂ = I_к.

Рис. 4.9. Эквивалентная схема четырехполюсника для схемы с общим эмиттером (рисунок выполнен авторами)

Для схемы с общим эмиттерном h-параметры определяются из соотношений:

h_11э = Δ U_бэ/Δ I_э при U_кэ = 0;

h_11эсоставляет от сотен Ом до единиц кОм;

h_12э = Δ U_бэ/Δ U_кэ при I_б = 0;

обычно равен 10^-3...10^-4, т. е. напряжение, передаваемое с выхода на вход за счет обратной связи, составляет тысячные или десятитысячные доли выходного напряжения;

h_21э= Δ I_к/Δ I_э при U_кэ = 0;

h_21э составляет десятки - сотни единиц;

h_22э = Δ I_к/Δ U_кэ при I_б = 0;

h_22э (выходная проводимость) равна десятым - сотым долям мСм, а выходное сопротивление 1/h₂₂, получается в пределах от единиц до десятков кОм. Индекс «э» говорит о принадлежности этих параметров к схеме с общим эмиттером (Петрович В. П., 2008).

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 567 8 9 10 Следующая ⇒