 |
Эквивалентные схемы замещения транзисторов
|
|
|
|
Эквивалентные схемы (модели) необходимы для проведения анализа и синтеза электро- и радиотехнических схем
Рассматриваемые далее эквивалентные схемы можно использовать при условии:
- транзистор работает в линейном режиме,
- изменения токов и напряжений малы по амплитуде,
- нелинейные ВАХ можно заменить линейными,
- параметры транзистора в общем случае являются дифференциальными.
Используют: - физическую Т-образную эквивалентную схему,
- формальную модель: в h-параметрах, в Z-параметрах, в R-параметрах.
Физическая Т-образная эквивалентная схема
Эквивалентная схема для включения транзистора по схеме общий эмиттер (ОЭ).
Установим в центре базы теоретическую точку.
Между точкой и выводом базы Б имеется распределенное объемное сопротивление базы. Обозначим его символом rб.
Между точкой и выводом базы имеется распределенное объемное сопротивление базы. Обозначим его символом rб.
Эквивалентная схема составлена для постоянного тока.
Схему можно распространить и для переменного тока, приняв допущения:
- амплитуда переменной составляющей тока и напряжения много меньше величины постоянной составляющей,
- нелинейные ВАХ считаем линейными.
- дифференциальное сопротивление перехода Э-Б, включенного в прямом направлении.
φТ – температурный потенциал p-n-перехода.
При температуре 20 ºС = 0,025В или 25мВ Если задан ток эмиттера Iэ = 1 мА, то
rэ = 25 Ом.
- барьерная емкость коллекторного перехода при включении транзистора по схеме ОЭ.
Наличие в схеме реактивного элемента в виде емкости говорит о том, что в общем виде схема является частотнозависимой.
являются генераторами тока, обеспечивая ток коллектора.
|
|
|
Ток В·Iб >>, поэтому во многих случаях анализа схем обратный ток можно не учитывать.
Ток также можно не учитывать, т.к. сопротивление rK относительно большое Поэтому во многих случаях анализа схем используют соотношение.
IК = В·Iб
Таким образом, получена обычная электротехническая цепь, состоящая из пассивных и активных элементов.К ней применимы все законы электротехники, позволяющие проводить анализ и синтез цепей
Генератор тока В·Iб можно заменить генератором напряжения на основании теоремы об эквивалентном генераторе. Тогда в схеме останутся генераторы напряжений.Недостаток модели состоит в том, что r-параметры можно получить только теоретически, расчетным путем
Схема включения транзистора ОБ
Ток эмиттера является управляющим, ток коллектора – управляемым.
Транзистор как линейный четырехполюсник
Формальная модель
Недостаток физической схемы состоит в том, что r-параметры можно получить только теоретически, расчетным путем.
Модель применима при условии:
- транзистор работает в линейном режиме,
изменения токов и напряжений малы по амплитуде,
- нелинейные ВАХ можно заменить линейными.
Наибольшее распространение получила система в h-параметрах (комбинированная система).
Наибольшее применение в схемотехнике получила схема включения транзистора ОЭ. Поэтому рассмотрим параметры применительно к такой схеме включения.
Рассмотрим систему уравнений.
В общем виде уравнения системы нелинейные. Учитывая введенные ранее ограничения, уравнения будем считать линейными.
Представим четырехполюсник в виде системы линейных дифференциальных уравнений.
Полный дифференциал можем заменить частным дифференциалом. От частного дифференциала по определению можно перейти к приращению ∆. От приращений согласно договоренностей перейдем к переменным токам и напряжениям малой амплитуды в частности синусоидальной формы.
|
|
|
Примем, что U 2 = 0, - режим короткого замыкания на выходе (КЗ).
Запишем систему уравнений четырехполюсника
Примем, что токи и напряжения малой амплитуды переменного тока
На основании системы уравнений составим электрическую схему четырехполюсника
Упростим электрическую схему четырехполюсника
Напряжение генератора h12· U 2 << U ВХ.
Поэтому во многих случаях анализа схемы напряжением генератора можно пренебречь
Сменим индексы токов и напряжений
Найдем связь между h- и r-параметрами
При анализе и синтезе электронных схем приходится оперировать как h- так и
r-параметрами.
Коэффициент передачи по току для схемы включения ОЭ
h21 = В, где В – статический коэффициент передачи тока базы.
h21 = α где α – статический коэффициент передачи тока эмиттера.
|
|
|
