r-O-

I m I

L-o-

-О""

Рис. 15.22

§ 15.33. Схема замещения биполярного транзистора для малых приращений. Методика расчета схем суправляемыми источниками с учетом ихчастотных свойств.

В схемы замещения для малых*приращений часто вводят не сопротивления /jg, /?21, /?22 которые рассматривались ранее, а некоторые расчетные сопротивления - сопротивления базы коллектора R, эмиттера R и некоторый управляемый источник, ЭДС которого равна произведению тока управляемой цепи на расчетное сопротивление R.

Значения R, R и R определяют через /?]], R,, Ri и 22-Рассмотрим схему замещения транзистора, когда общим электродом является база (рис. 15.22, а). Входной ток в ней ii=i, выходной ток 1= - (положительное направление для тока принято противоположным положительному направлению тока на рис. 15.20, а). Схема на рис. 15.22, б заменяет схему на рис. 15.22, а для малых приращений.

По второму закону Кирхгофа составим уравнения для двух контуров схемы (рис.

А«, = (/?з+/?б)Аг1+/?бА2 (15.45)

Au-RM, = /?бАг1+{/?к+б)Д"2; (15.45а)

где фте - потенциал точки т; - потенциал точки q ит. д.-

Сопоставляя (15.45) и (15.45а) с (15.44) и (15.44а), определим:

э+бИ = 12т+б = 21 к+б - 22-

Последние уравнения дают возможность найти сопротивления R, R, и Rbo известным сопротивлениям R12, Ri 22- Источник ЭДС RAi введен в схему замещения (рис. 15.22, б) для того, чтобы учесть в расчете усилительное действие транзистора; ЭДС этого источника пропорциональна входному току.

Таким образом, для расчета малых приращений входных и выходных токов в нелинейной схеме (рис. 15.22, а), определения коэффициентов усиления и входных сопротивлений следует произвести расчет линейной схемы (рис. 15.22, б), подключив к ее входным зажимам источник малой, обычно синусоидальной, ЭДС, а к выходным зажимам - нагрузку R. Источник ЭДС RAi в схеме (рис. 15.22, б) является

зависимым источником ЭДС.

В заключение остановимся еще на двух положениях.

1. В схемах замещения транзисторов вместо зависимого источника ЭДС и последовательно с ним включенного резистора часто используют зависимый источник тока и шунтирующий его резистор. Так, в схеме на рис. 15.22, в вместо источника ЭДС RfnAi и резистора R можно включить управляемый источник тока

Ai = aAi. и зашунтировать его резистором R.

0

«-с

Рис. 15.23

Ai,=-Ais 3

Г--0 -

А1г-АЦ -о-I

2. При относительно высоких частотах и быстро протекающих процессах р-п-пе-реходы проявляют свои емкостные свойства и имеет место инерционность основных носителей зарядов. Емкостные свойства учитывают в расчете, щунтируя в схеме замещения коллекторный р-п-переход некоторой емкостью С, а инерционность носителей заряда - вводя зависимость коэффициента усиления а транзистора от ком-

плексной частоты р а =--;-, где ар - коэффициент усиления транзистора на

1+Р/о)о постоянном токе; ю = /?кк-

Емкость эмиттерного перехода обычно не учитывают, так как она шунтирует относительно малое по сравнению с сопротивление R.

Для высокой частоты схема замещения транзистора, собранного по схеме с общей базой, изображена на рис. 15.23, а, с общим эмиттером - на рис. 15.23, б. В зависимости от типа транзистора R имеет значение от нескольких десятых МОм до нескольких МОм; R - несколько десятков Ом; R - несколько десятков или сотен Ом; - от нескольких единиц до нескольких десятков или сотен пФ.

Рассмотрим методику расчета схем с управляемыми источниками для малых переменных составляющих на примере схемы (рис. 15.23, б). Пунктиром на ней показаны генератор сигнала (ЭДС Ej, внутреннее сопротивление R) и нагрузка Для сину-

соидального процесса р = /ш, поэтому а =

-. Воспользуемся

методом узловых потенциалов. Незаземленных узлов два (3 и 2). Поэтому

(а) (б)

33 -

23ФЗ~1"22Ф2 ~ 22»

+ + + /«Ск; Уз2 = 523 = -(-+/"С,),

/?г+б Rs R,

11 Е

22 = Ъ- + Ъ- + /«>к- ЗЗ =

, Фз •

;;+а;22=-а-

-лагаемые --, содержащиеся в У33, и -

, содержащиеся в /22,

«о

Перенесем в левые части уравнения (а) и (б) и заменим а на

о 483

Получим

«о

1 %

«0

Ф2 =

/?э(1+/-)

Фз +

( 1 1

= 0.

Решив совместно (в) и (г), определим фз и фз, а по ним все токи и напряжения.

§ 15.34. Графический расчет схем на транзисторах. Схемы на транзисторах при относительно низких частотах на практике иногда рассчитывают не с помощью рассмотренных схем замещения, при использовании которых необходимо знать R, R, и R, а путем непосредственного применения семейства характеристик транзистора. Этот способ расчета показан на примере 153.

Пример 153. Определить коэффициенты усиления потоку, напряжению и мощности схемы (рис. 15.24, а), предназначенной для усиления слабых синусоидальных колебаний.

Входные характеристики использованного в схеме транзистора изображены на рис. 15.24, б, выходные - на рис. 15.24, в. Параметром на рис. 15.24, в является ток Iq. Сопротивление нагрузки /?„==500 Ом. ЭДС смещения в выходной цепи £q=10 В. ЭДС смещения в цепи управления £yQ=0,25 В.