Название: Лабораторные работы - (автор неизвестен)

Жанр: Гуманитарные

Просмотров: 1271


1.5. определение низкочастотных параметров транзистора

 

            Статические характеристики транзисторов позволяют проводить не только графический расчёт (например, усилителей мощности, низкочастотных импульсных схем), но и аналитический расчёт различных низкочастотных каскадов, работающих в режиме малых сигналов (например, предварительные усилители низкой частоты).

            Выражения у-параметров через конечные приращения напряжений и токов транзистора приведены в формулах (1.6) в варианте для схемы включения с ОЭ:

Y11 = 1 / R11 = (dIб / dUбэ)Uкэо » (DIб / DUбэ)Uкэо

Y12 = 1 / R12 = (dIб / dUкэ)Uбэо » (DIб / DUкэ)Uбэо

                               Y21 = 1 / R21 = (dIк / dUбэ)Uкэо » (DIк / DUбэ)Uкэо                      (1.6)

Y22 = 1 / R22 = (dIк / dUкэ)Uбэо » (DIк / DUкэ)Uбэо

            Указанные параметры Y11,.....,Y22 характеризуют свойства транзистора только при достаточно низких частотах переменных напряжений, поэтому они называются низкочастотными параметрами. С увеличением частоты между токами и напряжениями появляются фазовые сдвиги, зависящие от частоты. Это свидетельствует о том, что в общем случае характеристические проводимости являются комплексными. Выражения  для переменных составляющих токов базы и коллектора в общем случае :

Iб = y11Uбэ + y12Uкэ 

                                                    Iк = y21Uбэ + y22Uкэ                                           (1.7)     

            Зная параметры  у11,...,у22 и пользуясь системой уравнений (1.7), можно рассчитать любые цепи переменного тока, содержащие транзистор в линейном режиме.

            Если имеются статические характеристики транзистора в y-системе при включении с общим эмиттером,  то для определения Yij достаточно на этих характеристиках в области выбранной рабочей точки провести следующие  несложные графические  построения  (см. рис.6). Параметры определяются для рабочих точек К с использованием ближайших характеристик.

Для определения Y11 воспользуемся треугольником  АВС (рис.6,а), построенным в районе рабочей точки К1. Из этого треугольника следует

Y11(K1) = (DIб / DUбэ)Uкэ=const = êI6 - I5 ê/ êUбэ3 - Uбэ2 êUкэ=Uкэ1 

            Если в районе рабочей точки характеристика сильно отличается от прямой (точка К2), то нужно построить касательную к кривой Uкэ (касательная ДЕ) и строить треугольник на касательной (треугольник DEF). В этом случае

Y11(K2) = êI2 - I1 ê/ êUбэ4 - Uбэ1 êUкэ=Uкэ4

Y12 определяется также по входным характеристикам (точка K3, рис.6,а) при постоянном Uбэ. В нашем случае

Y12(K3) = (DIб / DUкэ)Uбэ=const = - êI4 - I3 ê/ êUкэ2 - Uкэ4 êUбэ=Uбэ4

знак минус у Y12 означает, что ток базы уменьшается при увеличении напряжения на коллекторе.

 

 

Рис.6. Определение низкочастотных

характеристических параметров  в у-системе :

а) входные характеристики ; б) выходные характеристики

 

            Для определения Y21 и Y22 необходимо использовать выходные характеристики транзистора (рис.6,б). Так Y21 определяется по выходным характеристикам так же, как Y12 по входным, т. е.

Y21(K4) = (DIк / DUбэ)Uкэ=const =  êI2 - I1 ê/ êUбэ2 - Uбэ3 êUкэ=Uкэ3

И, наконец, Y22 определяется аналогично Y11 из треугольника АВС, построенного в области точки K5:

Y22(K5) = (DIк / DUкэ)Uбэ=const =  êI4 - I3 ê/ êUкэ2 - Uкэ1 êUбэ=Uбэ1

           

 

 

Рис.7. Выходные характеристики транзистора в системе h - параметров

            Аналогичным  образом  по  статическим  характеристикам  можно  найти 

h-параметры:                           h11 = (DUбэ / DIб)Uкэ=const      [ Ом ];

   h12 = (DUкэ / DUбэ)Iб=const;

h21 = (DIк / DIб)Uкэ=const;

                  h22 = (DIк / DUкэ)Iб=const        [ См ].

 

1.6. Основные параметры биполярных транзисторов

и их ориентировочные значения

 

            1.6.1. Коэффициенты передачи эмиттерного и базового тока (дифференциальные коэффициенты передачи, которые в первом приближении считаются равными интегральным): h21э, h21б;

            1.6.2. Дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода: rэ диф;

            1.6.3. Обратный ток коллекторного перехода при заданном обратном напряжении: Iкбо;

            1.6.4. Объёмное сопротивление базы  rб (десятки - сотни Ом), коэффициент внутренней обратной связи по напряжению (h*12б = 10-3 ¸ 10-4);

            1.6.5. Выходная проводимость h*22 или дифференциальное сопротивление  коллекторного перехода

r*к диф = 1 / h*22э = dUкб / dIк | Iб=const   (h*22э - доли - сотни мкСм);

            1.6.6. Максимально допустимый ток коллектора Iк max (сотни мА - десятки А);

            1.6.7. Напряжение насыщения коллектор  - эмиттер Uкэ нас  (десятые доли - один вольт);

            1.6.8. Наибольшая мощность рассеиваемая коллектором Рк max (мВт - десятки Вт);

            1.6.9. Ёмкость коллекторного перехода ск (пФ - десятки пФ);

            1.6.10. Тепловое сопротивление между коллектором транзистора и корпусом RT = T / Рк max , где Т - перепад температур между коллекторным переходом и корпусом;

            1.6.11. Предельная частота коэффициента передачи тока  fh21 или wh21; на которой коэффициент передачи тока h21 уменьшается до 0,7 своего статического значения (кГц - сотни МГц); иногда в схемах с ОЭ вместо предельной задают граничную частоту коэффициента передачи  fгр или wгр , тогда h21э ® 1;

            1.6.12. Максимальная частота генерации - это наибольшая частота, при которой транзистор может работать в схеме автогенератора.