Характеристики транзисторных усилителей

Приведем три схемы включения транзистора только для сигнала, а все источники постоянного напряжения заменим закоротками.

Напомним, что транзистор можно представить в виде стандартной гибридной эквивалентной схемы.

Приведём её также для сигнала. Параметры этой схемы для каждой схемы включения транзистора будут различны. Приведём параметры схем с общим эмиттером и общим коллектором, выраженные через параметры схемы с общим эмиттером.

Δh_э=h_11эh_22э- h_12эh_21э.

ОЭ	ОБ	ОК
h11э		h11к=h11э
h12э		h12к=1-h12э
h21э		h21к=-(1+h21э)
h22э		h22к=h22э

С другой стороны, эквивалентную схему для включения транзистора с общим эмиттером можно преобразовать для любой другой схемы включения.

Упростим эти эквивалентные схемы в предположении R_н<<1/h_22э:

а) Коэффициент передачи тока

Из схемы 1: i₂=U₂h_22э+h_21эi₁. Учтём что U₂=-i₂R_н, тогда:
i₂=-i₂R_нh_22э+h_21эi₁ => .

Если R_н<<1/h_22э, то коэффициент передачи k_iоэ приближается к величине h_21э, (К3 на выходе), что сразу видно из схемы 1У.

Из схемы 2У. - здесь учтено, что . Тогда . При .

Из схемы 3У. , откуда

При .

Формулу (1) можно применять для всех схем включения в виде:

K_i=h₂₁/1+R_нh₂₂.

Из неё видно (при тепловых значениях 1/h_22э=20 кОм, 1/h_22б= 1 МОм), что падение коэффициента передачи тока в схеме с общим эмиттером начнётся при меньшем сопротивлении нагрузки, чем в схеме с общей базой. Этот факт иллюстрируют и приведённые графики.

б) коэффициент передачи напряжения. Из схемы * в общем виде (R_н на выходе)

i₂=U₂h₂₂+h₂₁i₁

i₂=-U₂/R_н

U₁=i₁h₁₁+h₁₂U₂

, подставим в (1) уравнение с учётом (2) и получим

или

, где

. В большинстве случаев на практике
, тогда

, то есть

Из схемы 2У:

i₁=-U_вых/(h_21эR_н), тогда

h_21э=50; h_11э=10³; h_12э=5*10^-4; h_22э=5*10^-5.

Это типичные параметры транзистора. Поэтому (4) можно переписать в виде: или .

Из схемы 3У:

;

.

, подставим в первое уравнение.

, так как , то .

При сопротивлении нагрузки R_н, меньшим по сравнению с h_11э/1+h_21э, коэффициент передачи напряжения в схеме с общим коллектором близок к 1.

По этой причине и ещё потому, что сигнал в схеме с общим коллектором не инвертируется, её называют элементарный повторитель. Зависимости, показанные на рисунке, получены при рассмотрении полных эквивалентных схем (1, 2, 3).

в) входное сопротивление

Из схемы 1У =>, входным сопротивлением R_вхоэ является h_11э, которое приблизительно = 2 кОм для маломощных транзисторов при токе эмиттера около 1 мА.

;

.

Из схемы 2У:

;

;

;

h_21э=50; h_11э=10³; h_12э=5*10^-4; h_22э=5*10^-5. даже при Rн=4,0 Ком эта разность1000-100=900. При меньшем же сопротивлении нагрузки и того меньше, поэтому:

Ом,

то есть входное сопротивление схемы с общей базой много меньше, чем схемы с общим эмиттером. Это обусловлено большим входным током в схеме.

Из схемы 3У:

;

Тогда .

При сопротивлении R_н, не равным 0, R_bx, каскада с общим коллектором оказывается выше, чем в схеме с общим эмиттером, т.к. давление выходного напряжения к напряжению h_11э i, увеличивает входное напряжение при фиксированном значении входного тока. Хотя входное сопротивление может быть очень большим (порядка нескольких МОм), через базу транзистора всегда протекает ток, равный выходному току, поделенному на коэффициент передачи тока. Для нашего транзистора и R_н= 1 кОм

R_вхок=1·10³+(1+50)·10³=52 кОм

В приближённых расчетах считают

R_вxок≈h_21эR_н – трансформатор сопротивления

г) выходное сопротивление

Выходное сопротивление в схеме с общим эмиттером с изменением внутреннего сопротивления источника сигнала R_e остаётся приблизительно постоянным, а в двух других схемах включения оно изменяется, как это показано на рисунке.

Из схемы 4.

,

При подстановке h-параметров для схемы с общим коллектором из таблицы в уравнение (5) получим:
при , таким образом при КОм и ; Ом.

Дата добавления: 2014-01-07