Размещено на http://www.allbest.ru/

Малосигнальный анализ транзисторных схем



1. Представление усилительных каскадов в виде активных линейных четырехполюсников

В курсе теории цепей [15], где изучаются различные способы анализа процессов в электрических цепях, вводится понятие так называемых многополюсников -- своеобразных "черных ящиков" с внешними выводами, описываемых набором характеристик, связывающих между собой токи и напряжения на зажимах многополюсника.

Такая модель оказывается очень эффективной для малосигнального анализа усилительных схем на транзисторах.

В этом случае используются т.н. активные линейные проходные четырехполюсники, представляющие собой многополюсники с двумя сторонами и имеющие по два вывода с каждой стороны (рис. 4.1). Одна пара выводов четырехполюсника (1-- ) считается входной, другая (2-- ) -- выходной (т.е. четырехполюсник является несимметричным).

Основные уравнения проходных четырехполюсников составляются в терминах токов и напряжений внешних по отношению к четырехполюсникам цепей, подключенных к выводам 1-- и 2--2'. В зависимости от решаемой задачи положительные направления токов этих ветвей могут выбираться различным образом (рис. 4.2). Поскольку речь идет о малосигнальном анализе (анализ для переменных составляющих токов и напряжений) линейных цепей, то будет корректным перейти от рассмотрения мгновенных значений переменных токов и напряжений к их комплексным амплитудам (рис. 4.2).

В связи с тем, что число независимых основных уравнений многополюсника равно числу его независимых сторон, зависимости между токами и напряжениями на выводах проходного четырехполюсника могут быть описаны с помощью системы из двух независимых основных уравнений. Вид этих уравнений зависит от того, какие две величины из четырех токов и напряжений рассматриваются в качестве независимых переменных, какие -- в качестве зависимых. Учитывая, что число сочетаний из четырех токов и напряжений по два равно шести, приходим к заключению, что основные уравнения четырехполюсника могут быть записаны в шести различных формах.

Форма Y:

(4.1)

Форма Z:

(4.2)

Форма H:

(4.3)

Форма G:

(4.4)

Форма A;

(4.5)

Форма B:

(4.6)

При составлении основных уравнений проходного четырехполюсника в формах Y, Z, H, G положительные направления токов и напряжений принято выбирать в соответствии с рис. 4.2,а, при составлении основных уравнений в форме А -- согласно рис. 4.2,6, а при составлении основных уравнений в форме В -- в соответствии с рис. 4.2,в.

Комплексные коэффициенты основных уравнений (4.1), (4.2), (4.3), (4.4), (4.5), (4.6) называются соответственно Y-,Z-,H-,G-, и В-параметрами четырехполюсника. Каждый из этих параметров имеет физический смысл какой-либо комплексной частотной характеристики проходного четырехполюсника, определяемой в режиме короткого замыкания или холостого хода. Например, параметр имеет физический смысл комплексной входной проводимости четырехполюсника со стороны выводов 1 -- 1' в режиме короткого замыкания на выводах 2 -- 2', а параметр физический смысл величины, обратной комплексному коэффициенту передачи по напряжению от входов 1 -- 1 ' к входам 2 -- 2' при холостом ходе на выводах 2 -- 2'. Математически системы уравнений (4.1), ... (4.6) являются равносильными, поэтому коэффициенты уравнений связаны между собой элементарными алгебраическими соотношениями (табл. 4.1)

Табл. 4.1. Формулы связи между системами Y-, Z-, и H-, параметров четырехполюсника

	Z	Y	H
Z
Y
H

2. Дифференциальные параметры транзистора четырехполюсника

Усилительные каскады на транзисторах по отношению к малому входному переменному сигналу при определенных условиях могут рассматриваться как линейные активные четырехполюсники. Уточним эти условия: во-первых, учитывая, что у транзистора всего три вывода, один из них становится общим для входных и выходных выводов четырехполюсника; во-вторых, исходная рабочая точка транзистора по постоянному току должна располагаться в области линейного усиления; в-третьих, при поступлении на вход переменных сигналов траектория движения рабочей точки транзистора не должна выходить за пределы области линейного усиления.

Второе и третье условия приводят к тому, что мы можем рассматривать транзистор -- в общем случае нелинейный прибор -- как прибор линейный для переменной составляющей входного сигнала. Математически это выглядит как переход путем дифференцирования от нелинейных уравнений, связывающих абсолютные значения токов и напряжений на электродах транзистора, к линейным дифференциальным уравнениям, которые устанавливают зависимости между бесконечно малыми изменениями токов и напряжений на электродах транзистора при его нахождении в режиме линейного усиления. Далее, ограничившись рассмотрением только гармонических входных сигналов, мы можем перейти к использованию метода комплексных амплитуд (см. раздел 2.3). Получаемые при этом уравнения -- это уже описанные нами в предыдущем разделе системы уравнений проходного линейного четырехполюсника (4.1), ... (4.6).

Таким образом, введенные выше группы Y-, Z-, H- ,G- ,A-, B-параметров четырехполюсников при малосигнальном анализе могут использоваться для описания транзисторов. Эти группы параметров так и называются Y-, Z-, H- ,G- ,A-, B-параметрами транзистора (на практике как наиболее удобные применяются только Y-, Z- и H-параметры). Заметим только, что при рассмотрении идеального линейного четырехполюсника мы не допускали различий между его статическими и дифференциальными параметрами, а вот для транзисторных каскадов наоборот -- специально перешли к рассмотрению именно дифференциальных параметров, поскольку только в этом случае можно было применить нужную нам модель. Т.е. все Y-, Z-, H- и т.д. параметры транзистора-четырехполюсника -- это на самом деле его дифференциальные параметры, статические аналоги которых входят в уравнения (в общем случае нелинейные), связывающие абсолютные значения токов и напряжений на электродах транзистора. Физический смысл дифференциальных параметров транзистора-четырехполюсника во всем аналогичен физическому смыслу пара

метров проходного линейного четырехполюсника, следует только помнить, что здесь речь идет только о переменных составляющих токов и напряжений на электродах транзистора. Например, упоминавшаяся выше (раздел 4.1) комплексная входная проводимость четырехполюсника в режиме короткого замыкания на выходе в контексте анализа транзистора-четырехполюсника имеет смысл дифференциальной комплексной входной проводимости в режиме короткого замыкания по переменному току на выходе.

Общепринятым стало называть все Y-, Z-, H- и т.д. параметры транзистора-четырехполюсника дифференциальными параметрами транзистора, а поскольку принятая при их описании модель подразумевает малосигнальный анализ, то часто их также именуют малосигналъными параметрами транзистора (в принципе между этими двумя терминами нет однозначной эквивалентности, но почти всегда речь идет об одном и том же).

Поскольку усилительные свойства транзистора могут отличаться для различных схем включения (т.е. при использовании в качестве общего различных электродов транзистора), то отличаются и его дифференциальные параметры как активного линейного четырехполюсника. Т.е. для каждого биполярного транзистора существуют различные группы дифференциальных параметров для включения соответственно с ОБ, ОЭ, ОК. Дифференциальные параметры для каждой конкретной схемы включения всегда могут быть выражены через дифференциальные параметры этого же транзистора для любой другой схемы включения (табл. 4.2, 4.3, 4.4).

Табл.4.2. Формулы связи между Y- параметрами для различных схем включения транзистора

	ОЭ	ОБ	ОК
ООЭ
ООБ
ООК



Табл.4.3. Формулы связи между Z- параметрами для различных схем включения транзистора

	ОЭ	ОБ	ОК
ООЭ
ООБ
ООК

Табл.4.4. Формулы связи между Н- параметрами для различных схем включения транзистора

	ОЭ	ОБ	ОК
ОЭ
ОБ
ОК

3. Эквивалентная схема транзисторов-четырехполюсников

Представление усилительных каскадов в виде проходных линейных четырехполюсников обладает одним очень важным для анализа схем свойством. А именно, зная систему уравнений, описывающую четырехполюсник, и все входящие в нее независимые параметры (их может быть не более четырех), мы всегда можем поставить ей в соответствие некоторую идеализированную электрическую цепь, содержащую не более четырех элементов, параметры которых выражаются через указанные независимые коэффициенты. Условное графическое изображение этой цепи называется эквивалентной схемой или схемой замещения четырехполюсника.



Рис.4.3.Формальная комплексная схема замещения транзистора четырехполюсника в системе Y-параметров и физический смысл дифференциальных Y-параметров транзистора

-дифференциальная комплексная входная проводимость в режиме короткого замыкания по току на выходе

-дифференциальная комплексная проводимость обратной передачи (обратной связи) в режиме короткого замыкания по переменному току на входе

- дифференциальная комплексная проводимость прямой передачи режиме короткого замыкания по переменному току на выходе

- дифференциальная комплексная выходная проводимость в режиме короткого замыкания по току на входе

Для любого четырехполюсника можно построить несколько эквивалентных схем, имеющих различную топологию и отличающихся как типами используемых элементов, так и значениями их параметров. Выбор той или иной эквивалентной схемы определяется удобством ее применения в рамках решаемой задачи. Широкое распространение на практике приобрели Т- и П-образные схемы замещения, получившие название канонических схем замещения, а также формальные эквивалентные схемы, строящиеся непосредственно исходя из системы уравнений, выбранной для описания четырехполюсника.

Рис. 4.4. Формальная эквивалентная схема замещения транзистора четырехполюсника в системе Z- параметров и физический смысл дифференциальных Z-параметров транзистора

-дифференциальное комплексное входное сопротивление в режиме холостого хода по переменному току на выходе

- дифференциальное комплексное сопротивление обратной передачи (обратной связи) в режиме холостого хода по току на входе

- дифференциальное комплексное сопротивление прямой передачи в режиме холостого хода по току на выходе

- дифференциальное комплексное выходное сопротивление в режиме холостого хода по переменному току на входе

При анализе усилительных схем на транзисторах мен гут использоваться схемы замещения, приводимые на рис. 4.3,... 4.9.

Следует иметь в виду, что обобщенным комплексный схемам замещения проходных четырехполюсников не всегда можно поставить в соответствие идеализированные электрические цепи, состоящие из элементов с положительными вещественными параметрами. Несмотря на это, применение таких эквивалентных схем может значительно облегчить анализ процессов в реальных электрических цепях.

Рис. 4.5. Формальная эквивалентная схема замещения транзистора четырехполюсника в системе H- параметров и физический смысл дифференциальных H-параметров транзистора

-дифференциальное комплексное входное сопротивление в режиме холостого хода по переменному току на выходе

-коэффициент обратной передачи по напряжению в режиме холостого хода по переменному току на входе

- коэффициент передачи тока в режиме короткого замыкания по переменному току на выходе

-дифференциальная комплексная входная проводимость в режиме холостого хода по переменному току на входе

Рис. 4.6.Формальная эквивалентная схема замещения транзистора четырехполюсника в системе G- параметров и физический смысл дифференциальных G-параметров транзистора

- дифференциальное комплексная входная проводимость в режиме холостого хода по переменному току на выходе

-коэффициент обратной передачи по току в режиме короткого замыкания по переменному току на выходе

- коэффициент передачи по напряжению в режиме холостого хода по переменному току на выходе

- дифференциальная комплексное выходное сопротивление в режиме короткого замыкания по переменному току на входе



Рис. 4.7.Т-образная эквивалентная схема транзистора четырехполюсника с источником напряжения

Рис. 4.8.Т-образная эквивалентная схема транзистора четырехполюсника с источником тока

Рис. 4.9.П-образная эквивалентная схема транзистора четырехполюсника с источником тока



4. Низкочастотные дифференциальные параметры транзистора четырехполюсника

Если глубоко вникнуть в природу электронных процессов в полупроводниковых структурах, то оказывается, что комплексный характер Y-, Z, H-параметров транзисторов обусловлен наличием определенных фазовых искажений, вносимых в сигнал при прохождении через прибор. Такие искажения вызываются различными причинами: конечной скоростью протекания физических процессов в полупроводниках, наличием зарядовых и диффузионных емкостей, паразитными связями, обусловленными конструкцией кристалла и корпуса полупроводникового прибора, и т.п.

Очевидно, что влияние всех этих факторов при снижении частоты переменного сигнала будет убывать, а комплексные параметры будут стремиться к некоторым действительным значениям. Таким образом, все дифференциальные параметры на низких частотах можно считать действительными и соответствующие эквивалентные схемы транзисторов-четырехполюсников будут состоять из элементов с действительными параметрами. Следует понимать, что понятие "низкая частота" -- это достаточно относительный термин, абсолютное значение которого зависит в первую очередь от конкретного типа применяемого транзистора и схемы его включения. каскад линейный транзистор четырехполюсник

Общепринятым является обозначение действительных дифференциальных параметров малыми буквами и т.п В обозначениях действительных (низкочастотных) дифференциальных параметров транзисторов существует некоторая путаница. В частности, очень часто y-параметры обозначаются буквой g, что отражает характер величин, описываемых этими параметрами, - это проводимости. Также буквой g с различными индексами обозначаются параметры эквивалентных схем, имеющие размерности проводимостей (например, в схеме Джаколетто).. В документации на конкретные приборы наряду с указанием тех или иных действительных параметров также приводятся режимы их измерения (рабочая точка по постоянному току, частота и амплитуда переменной составляющей входного сигнала, схема включения). Для указания схемы включения транзистора, которой соответствуют параметры, в дополнение к цифровому индексу добавляется соответствующая буква:

"э" или "е" для схемы с ОЭ ();

"б" или "b" для схемы с ОБ ();

"к" или "с" для схемы с ОК ();

Например, системе h-параметров транзистора-четырехполюсника действительный коэффициент передачи тока при коротком замыкании выходной цепи, соответствующий включению биполярного транзистора по схеме с ОБ.

5. Виды эквивалентных схем, методы построения эквивалентных схем с действительными параметрами составляющих элементов

Как следует из сказанного выше, все малосигнальные (дифференциальные) параметры транзисторов так или иначе зависят от частоты переменного сигнала. Причем с ростом этой частоты все более значительными становятся их мнимые (реактивные) составляющие (для разных параметров эти зависимости различны). Чтобы отразить на эквивалентных схемах с элементами, описываемыми только действительными величинами, влияние этих факторов, туда вводятся дополнительные элементы с чисто реактивными проводимостями (обычно это емкости). При таком подходе эквивалентная схема хотя и перестает быть полным аналогом линейного проходного четырехполюсника с комплексными параметрами, но продолжает относительно точно отражать происходящие в нем процессы до достаточно высокого диапазона частот. Все это становится возможным только благодаря тем особым свойствам, которые присущи именно транзисторным усилительным каскадам, рассматриваемым в качестве линейных проходных четырехполюсников (пример описанной методики преобразования обобщенной эквивалентной схемы для случая Т-образной схемы с источником тока дан на рис. 4.10).

Рис.4.10.Т- образная эквивалентная схема транзистора четырехполюсника в системе Z-параметров с действительными параметрами элементов, построенная на основе обобщенной эквивалентной схемы с рис. 4.8

На самом деле, перейдя от рассмотрения обобщенных эквивалентных схем транзисторов-четырехполюсников с комплексными параметрами составляющих их элементов к схемам с действительными параметрами и дополнительными элементами, учитывающими некоторые физические процессы в транзисторах, мы фактически начали использовать новую систему малосигнальных параметров и эквивалентных схем -- физические параметры и физические эквивалентные схемы.

Физические эквивалентные схемы составляют на основании физических соображений для определенных типов конструкций транзисторов, для определенного частотного диапазона, ориентируясь на определенную схему включения. Каждый вывод физической эквивалентной схемы соответствует электроду транзистора. При построении этих схем обычно выделяют мысленно некоторые части в транзисторе и рассматривают отдельно процессы в этих частях. За основу построения, как правило, берут формальную эквивалентную схему идеализированного транзистора, называемого одномерной теоретической моделью.

Для нахождения физических эквивалентных схем транзисторов также могут использоваться и приведенные выше методы доработки обобщенных эквивалентных схем транзисторов-четырехполюсников. Получаемые таким образом эквивалентные схемы, с одной стороны, содержат в себе элементы, отражающие работу транзисторного каскада как линейного проходного четырехполюсника, а с другой стороны, учитывают некоторые физические процессы, происходящие в транзисторе при работе. Их принято называть гибридными схемами замещения (гибридными эквивалентными схемами).

Выше (рис. 4.9) была представлена обобщенная П- образная эквивалентная схема с источником тока. Очевидно, что на низких частотах все элементы этой схемы действительны и имеют размерности проводимостей. При повышении частоты эти проводимости приобретают реактивные составляющие. При этом эквивалентная схема, например, для биполярного транзистора во включении с ОЭ может быть представлена в виде, показанном на рис. 4.11.



Рис.4.11.П-образная эквивалентная схема биполярного транзистора при включении с ОЭ в системе Y- параметров

Физический смысл элементов эквивалентной схемы на рис. 4. 1 1 следующий:

-- активная составляющая дифференциальной проводимости эмиттерного перехода биполярного транзистора в схеме с ОЭ, может быть найдена через низкочастотные y-параметры транзистора по формуле:

для схемы с ОЭ активная составляющая дифференциальной проводимости коллекторного перехода обычно гораздо меньше ;

-- активная составляющая дифференциальной проводимости коллекторного перехода биполярного транзистора в схеме с ОЭ, равна:

-- активная составляющая дифференциальной проводимости участка коллектор -- эмиттер биполярного транзистора в схеме с ОЭ, находится по формуле:



-- емкость эмиттерного перехода биполярного транзистора в схеме с ОЭ, отражающая реактивную составляющую его полной дифференциальной проводимости

(для биполярного транзистора в схеме с ОЭ емкость в основном обусловлена диффузионной емкостью открытого эмиттерного перехода транзистора), на практике для нахождения емкости С_6э можно пользоваться следующим приближением:

где (-- предельная частота проводимости прямой передачи транзистора, на которой

-- емкость коллекторного перехода биполярного транзистора в схеме с ОЭ, отражающая реактивную составляющую его полной дифференциальной проводимости (эта емкость обусловлена в основном барьерной емкостью коллекторного перехода транзистора):

где -- измеренная емкость коллекторного перехода (берется из документации на конкретный транзистор);

-- емкость участка коллектор--эмиттер биполярного транзистора в схеме с ОЭ, отражающая реактивную составляющую полной дифференциальной проводимости для расчета можно пользоваться следующей приближенной формулой:

где --распределенное сопротивление базы транзистора (иногда присутствует в стандартной документируемой информации);

Y--коэффициент (в общем случае комплексный), равный: поскольку на низких частотах определенной полосе частот можно считать: где -- крутизна характеристики передачи транзистора.

Данная модель позволяет более или менее точно описывать поведение биполярных и полевых транзисторов на частотах . Иногда элементы приведенной на рис. 4.11 эквивалентной схемы обозначают большими буквами с цифровыми индексами:



6. Гибридная высокочастотная эквивалентная схема биполярного транзистора

Учет ряда физических процессов, имеющих место в биполярных транзисторах на высоких частотах, позволяет увеличить точность модели, описываемой П-образной схемой замещения в Y-параметрах. При этом получается так называемая гибридная высокочастотная схема замещения биполярного транзистора, известная также под именем схемы Джаколетто (рис. 4.12)

Рис.4.12.Гибридная высокочастотная схема замещения биполярного транзистора при включении с ОЭ (схема Джаколлетто)

В этой схеме:

-- распределенное сопротивление базы;

-- активная составляющая дифференциальной проводимости прямосмещенного эмиттерного перехода;

-- активная составляющая дифференциальной проводимости обратно смещенного коллекторного перехода;

-- активная составляющая дифференциальной проводимости участка между коллектором и эмиттером транзистора;

-- емкость между коллектором и базой транзистора (поддается непосредственному измерению и, как правило, указывается в технической документации на транзистор), эта емкость имеет несколько составляющих: и обусловлена в основном барьерной емкостью обратносмещенного коллекторного перехода;

--емкость эмиттерного перехода транзистора (обусловлена преимущественно диффузионной емкостью, поскольку эмиттерный переход смещен в прямом направлении);

-- крутизна характеристики передачи транзистора (крутизна транзистора).

Параметры схемы Джаколетто могут быть вычислены через h-параметры биполярного транзистора по формулам:

где -- граничная частота коэффициента передачи тока

7. Физические эквивалентные схемы биполярных транзисторов

Как уже говорилось, физические эквивалентные схемы строятся на основе одномерной теоретической модели, предполагающей, что физические процессы в полупроводниковых структурах могут рассматриваться локализованными в определенных областях и учитываться включением в эквивалентные схемы некоторого (конечного) числа элементов (резисторов, конденсаторов, источников тока и т.п.).

Физические эквивалентные схемы, так же как и схемы замещения проходных линейных четырехполюсников, могут строиться для различных схем включения транзисторов. Однако, поскольку сама по себе схема включения не может влиять на физические характеристики транзистора, почти все параметры физических эквивалентных схем остаются одними и теми же независимо от схемы включения транзистора.

На рис. 4.13, 4.14 представлены два наиболее простых способа построения физических эквивалентных схем биполярного транзистора. В схеме на рис. 4.13 усилительные свойства транзистора моделируются включением в коллекторную цепь идеализированного источника тока, а в схеме ни рис. 4.14 -- источника напряжения. Кроме этого, в обоих случаях могут применяться различные группы физический параметров для элементов эквивалентной схемы.

Рис. 4.13. Т-образная малосигнальная физическая эквивалентная схема биполярного транзистора n-p-n типа с источником тока

Рис. 4.14.Т-образная малосигнальная физическая эквивалентная схема биполярного транзистора n-p-n типа с источником напряжения

Все величины, выступающие в качестве параметров элементов физических эквивалентных схем, имеют четкий физический смысл:

-- дифференциальное сопротивление базовой области транзистора, равно сумме распределенного сопротивления базы и ее диффузионное сопротивления типичными для маломощных планарных транзисторов являются значения 10... 100 Ом;

-- дифференциальное сопротивление эмиттера (на практике часто соблюдается: = 0,025/);

-- дифференциальное сопротивление коллектора в схеме с ОБ, обычно это сопротивление гораздо больше и и составляет десятки или сотни килоом;

-- емкость коллекторного перехода в схеме с ОБ;

-- дифференциальный коэффициент передачи тока эмиттера в схеме с ОБ;

-- дифференциальный коэффициент передачи тока базы схеме с ОЭ,

-- дифференциальное сопротивление коллектора схеме с ОЭ,

-- емкость коллекторного перехода в схеме ОЭ,

-- сопротивление, отражающее усилительные свойства транзистора в схеме с ОБ ;

-- сопротивление, отражающее усилительные свойства транзистора в схеме с ОЭ, .

При изображении физических эквивалентных схем положительные направления переменных токов и напряжений стараются принимать совпадающими с реальными постоянными токами и напряжениями на соответствующих электродах транзистора (полного совпадения обычно не получается).

В случае рассмотрения какой-либо конкретной схемы включения биполярного транзистора один из его электродов является общим для входа и выхода схемы, а выбор варианта (с источником тока или с источником напряжения) эквивалентной схемы производится с учетом удобства вычислений и анализа модели.

Несколько менее очевидным является выбор той или иной группы параметров элементов эквивалентной схемы (см. варианты 1, 2 на рис. 4.13,4.14). Здесь в первую очередь необходимо руководствоваться схемой включения транзистора в усилительный каскад. Если это схема с ОЭ, то всегда лучше использовать вариант 1 (по рис. 4.13, 4.14), в схеме с ОБ -- вариант 2, а вот для схемы с ОК могут оказаться удобными как первый (в большинстве случаев), так и второй варианты, в зависимости от того, какие свойства схемы мы анализируем и в каком режиме работает транзистор (под режимом здесь понимается вся совокупность внешних воздействий, оказываемых на прибор).

Вообще, отличия между параметрами эквивалентной схемы для различных способов включения транзистора в усилительный каскад продиктованы в первую очередь некоторой неточностью построенной модели физических процессов в транзисторе. Т.е. мы пытаемся увеличить точность данной модели путем корректировки параметров некоторых элементов эквивалентной схемы с учетом особенностей работы транзистора при каждом конкретном способе его включения. Следует понимать, что таким образом (правильным выбором варианта используемых параметров по рис. 4.13, 4.14) мы можем только несколько увеличить точность анализа, но не добиться каких-то радикально новых результатов.

Рис. 4.15.Т-образная малосигнальная физическая при эквивалентная схема биполярного транзистора n-p-n типа с источником включении с ОБ



В качестве конкретного примера на рис. 4.15 представлена эквивалентная схема биполярного транзистора во включении с ОБ (вариант с генератором тока ), именно такую схему мы в дальнейшем будем использовать для анализа усилительных каскадов на транзисторах во включении с ОБ.

Показанные на эквивалентных схемах пунктиром емкости (рис. 4.13, 4.14, 4.15) позволяют моделировать проявление реактивностей в транзисторе при увеличении частоты переменного сигнала. Как видно из эквивалентных схем, обычно ограничиваются рассмотрением только емкости коллекторного перехода

биполярного транзистора, которая, как правило, выше всех других имеющихся емкостей и оказывает наибольшее влияние на усилительные свойства транзистора. Однако в общем случае при высокочастотном анализе следует не просто добавлять емкость коллекторного перехода, но и учитывать частотные зависимости параметров других элементов физической эквивалентной схемы транзистора (в первую очередь коэффициентов передачи и ).

Рис. 4.16. Малосигнальная высокочастотная физическая при эквивалентная схема биполярного транзистора n-p-n типа

Пример высокочастотной физической эквивалентной схемы биполярного транзистора во включении с ОБ, где частотная зависимость коэффициента передачи тока эмиттера моделируется дополнительной RC-цепочкой, приведен на рис. 4.16. В этой схеме значения R и С выбираются исходя из соотношения

После ряда последовательных упрощений данная схема приводится к виду, представленному на рис. 4.17 (так называемая схема Притчарда). Существенное преимущество такой схемы заключается в том, что ее элементы имеют вполне определенный физический смысл.

Параметры физических эквивалентных схем могут быть выражены через дифференциальные параметры транзистора четырехполюсника (табл. 4.5). Следует только понимать, что такие формулы верны лишь с определенной точностью, поскольку имеются некоторые различия между физическими моделями транзисторов и моделью линейного проходного четырехполюсника.

Рис.4.17.Упрощенная малосигнальная высокочастотная физическая эквивалентная схема биполярного транзистора n-p-n типа

Табл.4.5. Связь физических параметров биполярного транзистора с его дифференциальными h- параметрами

Пар-р	ОЭ	ОБ

Размещено на Allbest.ru

...