Главная - Литература

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 [39] 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169

На низких частотах при расчетах удобнее пользоваться эквивалентной схемой с низкочастотными /г-параметрами. Достоинством схемы Джиаколетто является то, что ее параметры Можно считать не изменяющимися в широкой области частот.

На схеме Джиаколетто (см. рис. 5.40) показаны емкости эмиттерного и коллекторного переходов. Эмиттерная емкость состоит из двух емкостей: барьерной и диффузионной. Так как эмиттерный переход смещен в прямом направлении, диффузионная емкость больше барьерной и в первом приближении можно считать, что Сэ определяется в основном диффузионной емкостью.

Емкость коллекторного перехода в основном определяется барьерной емкостью, так как коллекторный переход смещен в обратном направлении и диффузионная емкость коллекторного перехода пренебрежимо мала.

Из физической схемы следует, что на частоте \, для которой выполняется равенство

Гб,з= 1/2я/С„ (5.81)

составляющие переменного тока базы в сопротивлении Гб\э и в емкости Сэ одинаковы. Следовательно, при постоянстве переменного тока базы напряжение между точками б/ и э, а также ток Sf/gia уменьшаются по модулю в 1/2 раз по сравнению с напряжением при частоте, когда нет ответвления тока в емкость.

Экспериментально измеренная частота, при которой выходной ток транзистора уменьшается по абсолютной величине в 1/2 раз по сравнению с током на низких частотах, называется предельной частотой передачи тока в схеме с ОЭ и обозначается /лги. Согласно (5.73) и (5.81) имеем

/л21э=1/2я/г21эГэСэ. (5.82)

Частота, соответствующая равенству сопротивлений Гэ и Сэ, называется предельной частотой передачи тока в схеме с ОБ к обозначается /л21б. Она также определяется экспериментально.

Нетрудно видеть, что

/л21э = /м1б г21э. (5.83)

На частоте /д21э коэффициент передачи тока /ггь уменьшается в У2 раз, но еще остается большим. Например, при очень низкой частоте /= 100 Гц /i2i3 может равняться 50, тогда на частоте fhns коэффициент передачи /г21а=35. Дальнейшее повышение частоты ведет к еще большему уменьшению коэффициента передачи тока, так как при неизменной переменной составляющей тока базы напряжение на емкости Сэ уменьшается. При достаточно высокой частоте почти весь ток базы проходит через емкость Сэ и создает на ней напряжение

[/б1э»/б(1/соСэ). (5.84)

При некоторой достаточно высокой частоте fp коэффициент передачи уменьшится настолько, что ток на выходе транзистора



станет равным току базы. Эту частоту можно найти нз равенства 8{1/(0грСэ)1б = 1б, (5.85)

откуда

f,p = S/2nCo=\/2nroCo. (5.86),

Частота fap называется граничной частотой передачи тока транзистора.

Из выражений (5.82)-(5.86) видно, что частота fsp совпадает с частотой 1216. На самом же деле определенная экспериментально частота fap не совпадает с экспериментально определенной частотой fh2i6, но близка к ней. Например, у бездрейфовых транзисторов /м1б«* l,2fe}), а у дрейфовых /Л21б= l,6fap-

Экспериментально частота fgp всегда определяется экстраполяцией, которая производится на следующем основании. В соответствии с эквивалентной схемой Джиаколетто прямой коэффициент передачи переменного тока на некоторой частоте f

Й21э = 21э(0)/(1+]№21э), (5.87)

где /г21э(о)-коэффициент передачи переменного тока на очень низких частотах. При

f/fft21a>l (5.88)

2lH 21Э(0)(/Л21э ) «fap/f. (5.89)

Отсюда, если выполняется условие (5.88),

hp=\h2is\fu3M, (5.90)

где /иэл. - частота, на которой измерен модуль \к21э\.

Поэтому для определения fgp измеряют модуль коэффициента передачи \к21э\ на достаточно высокой частоте, когда он падает до нескольких единиц, а затем определяют fsp из (5.90).

Пример. Высокочастотный транзистор ГТ313Б на частоте f«a«=100 МГц имеет i/i2is=5. Согласно (5.90) fep = 500 МГц. Лучшие транзисторы, выпускаемые в настоящее время, имеют fp на порядок больше.

Обычно выражение (5.86) используют для определения емкости эмиттерного перехода Сд по известной частоте fsp, найденной по результатам измерений или взятой из справочника:

Сэ=1/2п(грГэ.

Емкость коллекторного перехода определяют экспериментально или берут из справочника. У высокочастотных транзисторов емкость Ск оказывается равной 0,15-2 пФ, а в новых интегральных Микросхемах ее значение доходит до 0,03 пФ.

В соответствии с ГОСТ 18604.25-81 частота измерения выбирается из ряда: 0,1; 0,3; 1,0; 3,0; 10,0; 30,0; 100 МГц.



Как указывалось выше, емкость коллекторного перехода С„ является барьерной емкостью и зависит от напряжения на коллекторе.

Одним из параметров транзистора является максимальная частота гене-радии. При очень высокой частоте в соответствии со схемой, представленной на рис. 5.40, входное сопротивление транзистора

Гб1в,

а выходное сопротивление

i?.Mx« (1/S) (Сэ/Ск) =Г,Са/Ск.

(591) (5.92)

Обратим внимание на то, что активная составляющая выходного сопротивления на высоких частотах определяется главным образом не сопротивлением Гка в схеме Джиаколетто, а активной составляющей генератора тока в= той же схеме. Ток этого генератора пропорционален напряжению на выходе и соотношению плеч делителя, передающего напряжение с выхода на точки 61 и э. Делитель образует емкости и Сз, а также сопротивления rei, Гб, Гб[б и сопротивление источника входного сигнала, не показанное на рис. 5.40. Щ

Делитель создает напряжение, пропорциональное выходному напряжению : Uk9, причем коэффициент передачи делителя больше на высоких частотах, чем на низких. Объясняется это тем, что отношение Гб1з/Гб[к может быть на один или два порядка меньше отношения емкостей Ск/Ся.

Если включить на выходе транзистора трансформатор с коэффициентом трансформации YRau/Rex, то сопротивление со стороны выходных зажимо-в трансформатора окажется равным Rux- При этом коэффициент траис-, формации

Wi/Wi = iRavxIRex = f ГэСэ/Гб1бС„.

На достаточно высокой частоте согласно (5.89) можно считать, что 218 «fp/f. Таким образом, общий коэффициент передачи тока от входа к выходу при наличии трансформатора

Это выражение дает коэффициент передачи тока в режиме короткого замыкания выхода. Когда же выход трансформатора нагружается на сопротивление, равное входному, коэффициент передачи тока уменьшается вдвое:

Ki = 0,Hfp!f)(if)- (5.93)

Если соединить вход транзистора с выходом через трансформатор, то усилитель превратится в автогенератор. Генерация колебаний возможна только на тех частотах, на которых коэффициент передачи тока Ki>l.

Приравняв выражение (5,93) единице, найдем максимальную частоту генерации

Ы1)Х = 0,51грУГаСз/Гб1бСк.

Подставляя fep из (5,86), получаем

f max = Yfip /8яГб1бС к

(5,94)

Максимальная частота генерации соответствует коэффициенту усиления мощности, равному единице, В то же время она является максимальной частотой, на которой транзистор способен усиливать в режиме наилучшего согласования входного сопротивления с источником сигнала, а выходного сопротивления - с нагрузкой.

Из выражения (5,94) видно, что при использовании транзистора иа высоких частотах одинаково важны как повышение граничной частоты fsp, так и уменьшение распределенного сопротивления базы reie и емкости коллекторного перехода Ск.



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 [39] 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169



0.0245