Файл: Кузьмин, А. А. Маломощные усилители с распределенным усилением.pdf

Г л а в а 8

Т Р А Н З И С Т О Р Н Ы Е У С И Л И Т ЕЛ И

С Р А С П Р Е Д Е Л Е Н Н Ы М У С И Л Е Н И Е М

8.1. ЭКВИВАЛЕНТНЫЕ СХЕМЫ И ПАРАМЕТРЫ ТРАНЗИСТОРОВ

8.1.1. Эквивалентные схемы транзисторов

Транзистор любого типа является сложным устрой­ ством, параметры которого сильно зависят от различных факторов: частоты, температуры, электрического режима и т. д. Поэтому ясно, что создать эквивалентную схему, точно описывающую транзистор в широкой области ча­ стот, режимов и температур, практически невозможно.

Все многообразие существующих приближенных эк­ вивалентных схем транзистора, работающего в линейном режиме, можно подразделить на два типа. Первый — это схемы замещения эквивалентного транзистору четырех­ полюсника [17]. В этом случае транзистор рассматрива­ ется как невзаимный четырехполюсник, полностью ха­ рактеризуемый четырьмя комплексными частотно-зависи­ мыми параметрами в каждой из шести возможных си­ стем уравнений. Наиболее часто при расчете схем и ис­ пытаниях транзисторов используются системы у и h — параметров (3.1). Получив расчетным или экспери­

ментальным путем зависимости «/-параметров этих схем, можно формально заменить проводимости комбинация­ ми сосредоточенных элементов L, С, R. Таким образом,

можно получить эквивалентные схемы транзистора. По­ добные эквивалентные схемы включают до (восьми ча­ стотно-зависимых элементов и не раскрывают внутрен­

ские, моделирующие схемы, раскрывающие внутреннюю структуру транзистора [17, 49—53]. Схемы этого типа являются более общими по сравнению с первыми и мо­ гут использоваться в диапазоне частот и режимов.

Выбор той или иной физической эквивалентной схемы является сложной задачей, так как от этого зависит точ­ ность и простота расчетов. Дополнительно следует иметь в виду, что не все эквивалентные схемы этого типа до­ статочно теоретически обоснованы в применении к дрей-

142

фовому высокочастотному транзистору. Й настоящее время наиболее полно обоснована [50—53] и удобна для расчетов в широком диапазоне частот (до 0,5/т) эквива­ лентная схема, приведенная на рис. 8.1. Схема содержит

ся равным единице; гэ— активная составляющая диффе­ ренциального сопротивления змиттерного перехода; ао — низкочастотное значение коэффициента передачи потоку транзистора в схеме с общей базой, при коротком замы­ кании на выходе. Параметры остальных элементов схе­ мы от частоты не зависят. Емкости Сщ и Ск2 отражают

разделение полной емкости коллекторного перехода С„=С«1 +Ск2 на емкость активной Скi и емкость пассив­ ной СК2 областей коллектора транзистора. Разделить

полную емкость коллектора Ск на составляющие CKi и

В схему рис. 8.1 включены индуктивности выводов тран­ зистора L3, L q, LI( и емкости их на корпус транзистора

Сэк, Сбк, Скк. Эти величины включают в себя как внут­ реннюю индуктивность, так и внешнюю, соответствую­ щую длине выводов, равной 2 мм от основания корпуса.

Эквивалентную схему рис. 8.1 для случая включения транзистора по схеме ОЭ можно привести к виду, пред­

сопротивление вывода эмиттера. Для упрощения можно считать Дг = 0 и тогда гэ1= гэ. В схемах на рис. 8.1, 8.2 гс — омическое сопротивление базы.

*> При температуре +20 °С, / 8 о — постоянный ток эмиттера в рабочей точке.

143

Достоинством схем рис. 8 Л и 8 .2 является то, что их элементы легко определяются через небольшое число параметров транзистора, измеряемых с достаточной точностью на внешних зажимах. Для то­ го, чтобы воспользоваться эквивалентными схемами рисунков нуж­ но знать следующие параметры транзистора: постоянную времени коллекторной цепи тк=ГбСк1, тип транзистора, емкость коллектора Скь предельную частоту fT, индуктивности выводов и их емкости

Рис. 8.2. Эквивалентная схема транзистора с ОЭ на высоких ча­ стотах.

на корпус. Численные значения тк, Ро, Ск, fT для каждого типа транзистора можно найти в его паспорте или получить путем не­

емкостей относительно корпуса является сложной и трудоемкой ра­ ботой. Наиболее сильно на параметры транзистора влияют индуктив­ ности в общем и входном выводах. В работах (50, 51] подробно изложена методика расчета и приведены выражения ^-параметров транзистора при включении его по схемам ОЭ и ОБ. Однако при выводе у-параметров транзистора с ОЭ не учитывалась обратная связь -по току, которую можно получить путем включения в цепь эмиттера сопротивления Roa (рис. 8 .2 ). Введение же эмиттерной противоовязи при реализации транзисторного УРУ параллельной

144

структуры весьма Желательно для увеличения входного сопротив­ ления, уменьшения частотных зависимостей крутизны и входной реактивности транзистора, стабилизации усиления и снижения нели­

в широком диапазоне частот; .««-параметры транзистора с ОЭ при

потенциалов и решить полученную систему уравнений относительно входного и выходного токов транзистора.

С учетом индуктивности только эмиттерного вывода получаются следующие выражения «/-параметров тран­ зистора с противосвязью в результате включения R oc.

усиления тока в схеме с ОЭ.

При выводе формул (8.1) емкости выводов транзи­ стора относительно его корпуса Сбк, Сэк, Скк не учитыва­

лись, так как их всегда можно отнести к внешним по отношению к транзистору элементам схемы. Используя выражения (8.1), нетрудно найти «/-параметры транзи-