Что такое четырехполюсник типа h ?

 

Это четырехполюсник, параметры которого определяются при условиях короткого замыкания на входе и холостого хода на выходе.

Эти условия наиболее приближенны к реальным условиям работы транзистора в наиболее часто встречаемых схемах с биполярными транзисторами. Ведь биполярный транзистор в типовой схеме имеет относительно малое входное сопротивление и относительно большое выходное.

Основные зависимости четырехполюсника типа h можно получить путем замены его равноценной схемой замещения. В общем случае эквивалентная схема может иметь вид, изображенный на рис. 4.7, а; это схема с двумя источниками напряжения, причем очевидно, что e2 определяющее выходное напряжение, зависит от u1. Затем можно выполнить преобразования, вводя вместо источника напряжение е2 источник тока i'2 (рис. 4.7, б). При коротком замыкании выходной цепи (u2 = 0) будет протекать ток, линейно зависящий (линейный четырехполюсник!) от тока i 1; если обозначим коэффициент пропорциональности через h21, то получим i'2 = h21i1. При размыкании входной цепи (i1 = 0) имеем во входной цепи напряжение e1, линейно зависящее от напряжения u2. Обозначая коэффициент пропорциональности через h12, получаем к1 = h12u2. После введения дополнительных обозначений получим окончательную эквивалентную схему, представленную на рис. 4.7, в. На основании этого можем записать два уравнения четырехполюсника:

u1 = h11i1 + h12u2;

i2 = h21i1 + h22u2

в которых в качестве независимых переменных действуют входной ток i1 и выходное напряжение u2, т. е. смешанные, гибридные параметры или сокращенно h‑параметры. Параметры четырехполюсника типа h достаточно легко определяются простыми методами измерений.

Выбор переменных i1 и u2  в качестве независимых переменных можно обосновать на примере усилителя рис. 4.3, а. Ток i1 соответствует току базы, и он действительно является независимой переменной, управляющей диодом эмиттер – база в проводящем направлении. Напряжение u1 = uб является зависимой переменной в основном от tб. Ток i2 (= iк) является регулируемым током, т. е. зависимым. Другой независимой переменной может быть только u2 (= uк); диод коллектор – база, смещенный в обратном направлении, должен управляться напряжением.

 

 

 

 

Рис. 4.7. Эквивалентная схема транзистора четырехполюсника:

а – с двумя источниками напряжения; б – с источником напряжения во входной цепи и источником тока в выходной цепи; в – с h‑параметрами

 

Каков смысл величины и обозначения параметров тока h?

 

Как уже пояснялось выше, параметры типа h определяются для режима короткого замыкания (к. з.) на входе либо холостого хода (х. х.) на выходе. Смысл этих параметров и функций:

– входное сопротивление при к.з. на выходе,

т. е. входное сопротивление, измеренное при к.з. на выходе (u2 = 0); h11 отражает входное сопротивление и выражается в омах. Значение h11 для низкочастотного транзистора может составить, например, 5 кОм.

– коэффициент обратной связи по напряжению при х.х.,

т. е. коэффициент, измеренный при х. х. на входе (i1 = 0); h12 выражается безразмерным числом. Значение h12 для низкочастотного транзистора в схеме ОЭ может составлять, к примеру, 2·10‑4.

– коэффициент передачи тока при к.з., измеряемый при к. з. на выходе (u2 = 0); h21 представляется безразмерным числом. Значение h21 для низкочастотного транзистора в схеме ОЭ может составлять, например, 300.

– входная проводимость при х.х., измеренная при х. х. на входе (i1 = 0); h22 имеет размерность проводимости и выражается в сименсах. Значение h22 для транзистора в схеме ОЭ может составлять, например, 30 Cм.

Используются также и другие обозначения параметров типа h и у: вместо индекса 11 – применяется индекс i (от английского Input – вход), вместо 22 – индекс о (output – выход), вместо 12 – индекс г (reverse – обратный), вместо 21 – индекс f (forward  – прямой).

Параметры транзистора как четырехполюсника зависят от cxeмы, в которой работает транзистор. Для различения параметров в различных схемах включения применяются дополнительные индексы: Э – для схемы ОЭ; Б – для схемы ОБ; К – для схемы ОК.

Следовательно, получаем, например, hi (= h11), hf (= h21), hfэ (= h21э).

Параметрами типа h особенно часто пользуются в случае низкочастотных схем. С помощью h‑параметров можно выразить такие параметры усилительной схемы (рис. 4.8), например усилителя, как входное и выходное сопротивления, усиление по току, напряжению и мощности. Например, усиление по току выражается как

Ki = i2 / i1 = h21 /(1 + h22RII)

 

Рис. 4.8. Транзистор в виде четырехполюсника в схеме усилителя

 

Что такое y ‑параметры четырехполюсника?

 

Это параметры проводимостей транзистора, определяемые для режима к. з. на входе (u1 = 0) или на выходе (u 2 = 0). Близкие условия обычно имеют место в транзисторных схемах, работающих в диапазоне высоких частот с малыми сопротивлениями, и поэтому y ‑параметры широко используют при проектировании высокочастотных схем. Эквивалентная схема четырехполюсника (транзистора) с y ‑параметрами представлена на рис. 4.9.

 

 

Рис. 4.9. Эквивалентная схема транзистора четырехполюсника с y ‑параметрами

 

Значения отдельных параметров следующие:

– входная проводимость при к. з. на выходе цепи;

– проводимость обратной связи при к. з. на входе;

– проводимость прямой передачи при к. з. на выходе цепи;

– выходная проводимость при к.з. на входе (u1 = 0).

В общем случае y ‑параметры в системе проводимостей состоят из действительной части активной проводимости g и мнимой части – реактивной проводимости Ь.

Между h ‑ и y ‑параметрами существуют соотношения, допускающие их пересчеты, например h11 = 1/ y11, h12C = y12 / у11 и т. д.