Вывод выражений для параметров нагруженного трехполюсникаСравнение свойств схем включения УЭ будем производить в области низких частот по коэффициентам усиления Кp, К, Кi Кu, по входному и выходному сопротивлениям. В диапазоне верхних частот - по частоте среза f вс и по величине и характеру зависимости zbx и zвых от частоты. Каскад на БТ и ПТ можно представить активным трехполюсником, к выходным зажимам которого подсоединена нагрузка, а к входным - источник сигнала (рис.4.15). Воспользовавшись выражениями (3.6) и (3.8), можно выразить требуемые параметры нагруженного трехполюсника через у-параметры УЭ и внешние сопротивления Z1 и Z2 (табл.4.1). Рассмотрим в качестве примера вывод выражения для сквозного коэффициента усиления К е. Находим УМП 3 x 3 схемы рис.4.15 по алгоритму разд.3.1, а затем исключаем внешний полюс 1 (превращаем его во внутренний полюс), т.е. снижаем порядок матрицы.
4.3.3. Сравнительные свойства биполярного транзистора в трех схемах включения (ОЭ, ОБ, ОК) Зная у-параметры для схемы ОЭ (4.9) и (4.10) и их связь с у-параметрами для схем ОК (4.28) и ОБ (4.29), с учетом соотношений табл.4.1, получим выражения для интересующих нас параметров каскада для трех схем включения БТ, которые сведены в табл.4.2. Здесь индексы "к" и "б" означают принадлежность данного параметра соответственно к схемам ОК и ОБ. Отсутствие индекса - признак схемы ОЭ. Таблица 4.2 Выражения для параметров каскадов на биполярном транзисторе
На основании этих выражений можно сделать выводы о сравнительных свойствах БТ в различных схемах включения. 1. Схема ОЭ инвертирует входной сигнал (вносит частотно-независимый фазовый сдвиг, равный 180°), а две другие - нет. 2. Наибольшим сквозным коэффициентом усиления Ке обладает схема ОЭ. Схема ОК не усиливает по напряжению при любом сопротивлении источника сигнала r1 при R1 = 0 Кб = К. Однако при R1 ¹ 0 схема ОБ проигрывает схеме ОЭ по коэффициенту усиления Кe. 3. Схема ОБ не усиливает по току, схемы ОЭ и ОК имеют практически одинаковый ki. 4. Наибольший коэффициент усиления по мощности имеет схема ОЭ. Это ее основное достоинство, которое обуславливает и наибольшее ее распространение. 5. Схема ОК имеет наиболее высокое, а схема ОБ - наиболее низкое входное сопротивление. Этот недостаток во многом ограничивает область применения схемы ОБ. 6. Самым низким выходным сопротивлением обладает схема ОК, а самым высоким - схема ОБ. Низкое выходное и высокое входное сопротивления являются основным достоинством схемы ОК. 7. Входные сопротивления схем ОЭ и ОК в области верхних частот носят емкостной характер. (Кажущееся увеличение коллекторной емкости Ск в схеме ОЭ в К раз, наблюдаемое со стороны входных зажимов, известно как эффект Миллера).Так как Кк << К, то Свхк< <Свх, т.е. входное сопротивление в схеме ОК с ростом частоты падает медленнее, чем в схеме ОЭ. 8. Входное сопротивление в схеме ОБ в области верхних частот имеет индуктивный характер. 9. Наилучшими частотными свойствами обладает схема ОБ, а наихудшими - схема ОЭ. 10. Выходные сопротивления в схемах ОЭ и ОБ имеют емкостной характер, а в схеме ОК - индуктивный. На основании перечисленных свойств схем включения БТ, можно дать рекомендации по их применению. Наиболее распространенной является схема ОЭ, т.к. она обладает наибольшим коэффициентом усиления как по мощности, так и по напряжению при работе на входное сопротивление каскада с ОЭ. Схема ОК применяется в выходных и входных каскадах усилителей различного назначения. В первом случае она либо обеспечивает согласование выходного сопротивления с низкоомной нагрузкой, либо при работе на большую емкостную нагрузку позволяет а счет низкого выходного сопротивления) получить широкую полосу пропускания видеоусилителя или малое время установления в импульсном усилителе. Применение схемы ОК во входных каскадах целесообразно при высокоомном сопротивлении источника сигнала. Схему ОБ чаще всего применяют во входных каскадах усилителей высокой частоты при низкоомном сопротивлении источника сигнала.
|
Таблица 4.1 Выражения для параметров (функций) нагруженного трехполюсник
