Определение h-параметров по статическим вах

Все h-параметры определяются в исходной рабочей точке.

ИРТ задается режимом по переменному току и определяется U_КЭ и состоянием U_БЭ0 и I_Б0.

 

 

Динамический режим работы БПТ

Динамическая характеристика

Динамическим называется режим, при котором изменение входных электрических величин вызывает изменение всех остальных величин усилительного элемента (БПТ). Для реализации динамического режима необходимо в цепь выходного тока включить сопротивление R≠0, тогда при изменении U_вх и I_вх будет изменятся I_вых, U_вых.

Очевидно, чтобы была возможность варьировать изменения в цепь выходного электрода нужно включить источник питания постоянного тока, предназначенный для обеспечения I_вых0≠0.

Второй закон Кирхгофа для выходной цепи:

Транзистор – элемент явно нелинейный на всей плоскости.

 

; если I_Б=0, то БПТ неуправляем (это режим отсечки)

Для определения ИРТ используем свойство последовательного соединения. Достроим ВАХ для R_K в системе координат выходных ВАХ БПТ.

При U_КЭ0=Е_К получаем I′=0, а при U_КЭ0=0 получаем I″=E_K/R_K.

С другой стороны ВАХ R_K – это нагрузочная прямая транзистора. ИРТ лежит на отрезке CD.

Выберем I_Б=const, тогда ИРТ определяется как точка пересечения нагрузочной прямой с той характеристикой, которая соответствует I_Б.

Max(ИРТ) – C; min(ИРТ) – D.

На интервале [C,D] может изменяться рабочая точка, а нагрузочная прямая на нем называется динамической характеристикой. Начиная с некоторого значения I_Б рабочая точка остается в одном месте, а I_К перестает управлять. U_КЭн, соответствующее максимальному положению рабочей точки напряжением насыщения (соответственно – ток насыщения).

В нижней части динамической характеристики одинаковое приращение I_Б вызывает равное приращение I_К. Аналогично и вблизи верхней точки – С. Тогда на границах масштаб нелинейный.

 

Построим проходную динамическую характеристику: зависимость I_К от I_Б (изображена слева от выходной). Она имеет линейный участок А'-В'. При использовании биполярного транзистора на этом участке управление выходным током т.е. током источника питания будет линейным. Именно этот участок проходной динамической характеристики пригоден при использовании транзистора для построения усилителя электрических сигналов. Важно правильно выбрать исходную рабочую точку (ИРТ), которая определяет режим работы транзистора по постоянному току. Выбор исходной рабочей точки должен удовлетворять 2 требованиям:

1. I_K0 должен быть выбран так (I_Б0 – тоже), чтобы при максимально возможном приращении I_Б относительно I_Б0, вызываемом сигналом, изменение I_К оставалось пропорциональным ему.

2. ИРТ не должна выбираться слишком высоко, чтобы снизить потребление от источника питания.

При изменении входного тока I_Б под действием источника сигнал рабочая точка перемещается по динамической характеристике. Если рабочая точка заходит на нелинейные участки начинается искажение выходного сигнала.

Примечание: если есть резистор R_Э в цепи эмиттера, то:

, где R_K+R_Э – нагрузка БПТ по постоянному току.

Если под действием источника сигнала появилась переменная составляющая ток базы I_б~, то появится и переменная составляющая тока коллектора I_к~=h₂₁I_б~. Тогда предыдущую часть цепи с полюсами «коллектор» - «эмиттер» можно рассматривать по отношению к R_K как эквивалентный генератор переменного тока. В нашем случае R_K является также нагрузкой транзистора по переменному току. Если потребитель не допускает протекания через него постоянного тока, то его подключают к эквивалентному генератору через разделительную емкость С_Р.

 

 

Очевидно, что теперь нагрузочная прямая по переменному току будет отличаться от нагрузочной прямой по постоянному (она будет наклонена более круто).