А. Красько: Схемотехника аналоговых электронных устройств

где f T — граничная частота усиления по току транзистора с ОЭ, f T =| h 21э|· f изм ;

◆ коэффициент усиления тока базы для транзистора с ОБ α= H 21э/[(1+ H 21э)·(1+ jf / f T )],

где H 21э — низкочастотное значение коэффициента передачи по току транзистора с ОЭ.

◆ Δr =(0,5…1,5) Ом;

Таким образом, параметры эквивалентной схемы биполярного транзистора полностью определяются справочными данными H 21э, f T (| h 21э|· f изм ), C к , t ос ( r б ) и режимом работы.

Следует учитывать известную зависимость C к от напряжения коллектор-эмиттер U кэ :

По известной эквивалентной схеме не представляет особого труда, пользуясь методикой, изложенной в разделе 2.3, получить приближенные выражения для низкочастотных значений Y-параметров биполярного транзистора, включенного по схеме с ОЭ:

Y 11 эНЧ = g ≈ 1/( r б + (1 + H 21э)( r э + Δ r )),

Y 21 эНЧ = S 0≈ H 21э g э ,

Y 12 эНЧ ≈ 0,

Y 22 эНЧ ≈ 0.

Частотную зависимость Y 11э и Y 21э при анализе усилительного каскада в области ВЧ определяют, соответственно, посредством определения входной динамической емкости C вх.дин и постоянной времени транзистора τ.

Выражения для расчета низкочастотных Y-параметров для других схем включения транзистора получают следующим образом:

◆ дополняют матрицу исходных Y-параметров Y э до неопределенной Y н , а именно, если

то

◆ вычеркивают строку и столбец, соответствующие общему узлу схемы (б для ОБ, к для ОК), получая матрицу Y-параметров для конкретной схемы включения транзистора.

Полевыми транзисторами (ПТ) называются полупроводниковые усилительные приборы, в основе работы которых используются подвижные носители зарядов одного типа — либо электроны, либо дырки. Наиболее характерной чертой ПТ является высокое входное сопротивление, поэтому они управляются напряжением, а не током, как БТ.

Рисунок 2.8. Эквивалентная схема ПТ

Определяются малосигнальные Y-параметры ПТ по его эквивалентной схеме. Для целей эскизного проектирования можно использовать упрощенный вариант малосигнальной эквивалентной схемы ПТ, представленный на рис.2.8.

Данная схема с удовлетворительной для эскизного проектирования точностью аппроксимирует усилительные свойства ПТ независимо от его типа, параметры ее элементов находятся из справочных данных

Выражения для эквивалентных Y-параметров ПТ, включенного по схеме с ОИ определяют по методике п. 2.3:

Y 11 з = jωC зи ,

Y 12 з = jωC зс ,

Y 21 и = S 0 e jωτ ,

Y 22и = g i + jωC си .

Где з, с, и соответственно затвор, сток и исток ПТ; τ — время пролета носителей, τ= C зи / S 0.

Граничную частоту единичного усиления ПТ f T можно оценить по формуле:

f T = 1/2πτ.

Анализ полученных выражений для эквивалентных Y-параметров ПТ, проведенный с учетом конкретных численных значений справочных параметров, позволяет сделать вывод о незначительной зависимости крутизны от частоты, что позволяет в эскизных расчетах использовать ее низкочастотное значение S 0. При отсутствии справочных данных о величине внутренней проводимости ПТ g i , в эскизных расчетах можно принимать g i ≈0 ввиду ее относительной малости.

Пересчет эквивалентных Y-параметров для других схем включения ПТ осуществляется по тем же правилам, что и для БТ.

Среди многочисленных вариантов усилительных каскадов на БТ самое широкое применение находит каскад с ОЭ, имеющий максимальный коэффициент передачи по мощности K P , вариант схемы которого приведен на рисунке 2.9.

Если входного сигнала нет, то каскад работает в режиме покоя. С помощью резистора R б задается ток покоя I б 0=( E к – U бэ 0)/ R б . Ток покоя коллектора I к 0= H 21э I б 0. Напряжение коллектор-эмиттер покоя U к 0= E к – I к 0 R к . Отметим, что в режиме покоя напряжение U бэ 0составляет десятки и сотни мВ (обычно 0,5…0,8 В). При подаче на вход положительной полуволны синусоидального сигнала будет возрастать ток базы, а, следовательно, и ток коллектора. В результате напряжение на R к возрастет, а напряжение на коллекторе уменьшится, т.е. произойдет формирование отрицательной полуволны выходного напряжения. Таким образом, каскад с ОЭ осуществляет инверсию фазы входного сигнала на 180°.