Принципы радиоизмерений Исследование стабилизированного выпрямителя Исследование усилительных каскадов Расчет трехфазной цепи Исследование нелинейных цепей постоянного тока Исследование электрических фильтров

Лабораторные работы по электронике и электротехнике

Усилительные свойства и эквивалентная схема транзисторов по постоянному току

 Усилительное свойство транзистора заключается в том, что ток эмиттера Iэ, создаваемый источником Еэ, а также его приращения ± DIэ практически целиком передаются в коллекторную цепь, где этот с соответствующими приращениями уже течет под действием ЭДС источника Ек, которая выбирается значительно большей Еэ. Мощность, потребляемая от этого источника, Рк = Iк Ек значительно превышает мощность Рэ =Iэ Еэ, затраченную на создание тока Iэ, и тока Iк » Iэ. Таким образом, обеспечивается управление большой мощностью в коллекторной цепи при небольшой затрате мощности в эмиттерной цепи.

Рис. 3.7.Упрощенная эквивалентная схема транзистора по постоянному току.

Для анализа работы транзистора удобно использовать его эквивалентную схему по постоянному току (рис. 3.7.).

На этой схеме резистор r/б учитывает распределенное сопротивление базы. Оно образуется слаболегированной областью базы (порядка 100 Ом). Диоды Dэ и Dк отражают эмиттерный и коллекторный переходы. Генератор Iк = U21БIэ учитывают прямую передачу тока эмиттера в коллектор.

Вольт-амперные статические характеристики и параметры транзисторов

 Транзистор имеет 3 электрода, один из которых общий и для входной цепи, и для выходной. Поэтому транзистор удобно рассматривать в виде четырехполюсника (рис.3.8.), который характеризуют входными (U1; I1) и выходными (U2; I2) напряжениями и токами. Связь между этими четырьмя величинами I1,U1,I2,U2 в общем виде можно записать:

,

  Для характеристики четырехполюсника обычно две из этих величин берут как независимые переменные, а две другие рассматриваются как функция этих величин. Для транзистора наиболее удобно выбрать I1, U2 за независимые переменные. Тогда уравнения четырехполюсника для транзистора примут вид:

U1 = H11I1 + H12U2; I2 = H21I1 + H22U2. (17)


Рис. 3.8. Транзистор как четырехполюсник

 Эти зависимости нелинейны, что усложняет анализ работы транзисторных схем. Чаще всего расчеты проводят графическим методом, когда связь между токами и напряжениями (вольт-амперные характеристики) задаются в виде графиков. Однако в общем виде эти зависимости изображаются более или менее сложными поверхностями и пользоваться ими также неудобно. Поэтому на практике пользуются так называемыми статическими характеристиками, представляющими собой зависимости тока от напряжения одного электрода, когда напряжения или токи на других электродах поддерживаются постоянными. Задавая различные значения фиксированному напряжению (аргументу) и устанавливая каждый раз зависимость электродного тока от варьируемого аргумента, получают семейство статических электродных характеристик.

Семейства статических характеристик транзистора запишутся в виде:

U1 = f(I1) при  U2 = const - входные статические характеристики,

U1 = f(U2) при  - характеристики обратной передачи по напряжению,

  при  - характеристики прямой передачи по току,

 при   - статические выходные характеристики.

Из (17.) легко установить физический смысл так называемых смешанных

 H- параметров.

   - Входное сопротивление транзистора для

 переменной составляющей тока при коротко

 замкнутой выходной цепи.

  - Коэффициент обратной передачи по напряжению

 при разомкнутой входной цепи по переменному току.

   - Коэффициент передачи переменного тока при

 коротком замыкании выходной цепи.

   - Выходная проводимость при разомкнутой

 входной цепи по переменному току.

Рис. 3.9. К определению H- параметров в схеме с ОЭ из статических харак-тик.

Из рисунка 3.9. видно:

  

  

Аналогично можно определить H – параметры и для схемы с общей базой. Точность определения H- параметров графическим способом невысока.

В разных схемах включения вольт - амперные характеристики имеют разный ход, а параметры – разные значения. Однако физические процессы в транзисторе не зависят от схем включения. Поэтому между параметрами, определенными для транзистора в разных схемах включения, должна существовать связь. Приближенные формулы расчета H- параметров для схемы с ОЭ через H- параметры схем с ОБ и ОК и наоборот приведены в (1).

Для расчета электронных транзисторных схем достаточно знать параметры в одной из схем включения из справочной литературы.

Выбор рабочей точки и рассмотрение формы проходящего сигнала удобнее производить графическим путем с помощью нагрузочной прямой, построенной на семействах статических характеристик.


Исследование выпрямителя однофазного и трехфазного токов