Вывод выражений для параметров нагруженного трехполюсника

Сравнение свойств схем включения УЭ будем производить в облас­ти низких частот по коэффициентам усиления К_p, К, К_i К_u, по вход­ному и выходному сопротивлениям. В диапазоне верхних частот - по частоте среза f _вс и по величине и характеру зависимости z_bx и z_вых 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.

 

 

Таблица 4.1 Выражения для параметров (функций) нагруженного трехполюсник

 

Название	Обозначения	Выражения
Коэффициент передачи по напряжению
Сквозной коэффициент передачи по напряже­нию
Коэффициент передачи по току
Входная проводимость
Выходная проводи­мость

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

N п/п	Параметры	Схемы включения
ОЭ	ОБ	OK
	Коэффициент усиления по напряжению К
	Коэффициент усиления по току К­I
	Коэффициент усиления по мощности КР
	Входное сопротивление на низких частотах
	Выходное сопротивление на низких частотах
	Входное сопротивление на верхних частотах (ZВХ)
	Входное сопротивление на верхних частотах (ZВЫХ)
	Верхняя частота среза f ВС зависимости Ке(f) При активной нагрузке

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 К_е обладает схе­ма ОЭ. Схема ОК не усиливает по напряжению при любом сопротивлении источника сигнала r₁ при R₁ = 0 К_б = К. Однако при R₁ ¹ 0 схема ОБ про­игрывает схеме ОЭ по коэффициенту усиления К_e.

3. Схема ОБ не усиливает по току, схемы ОЭ и ОК имеют практи­чески одинаковый k_i.

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 С_к в схеме ОЭ в К раз, наблюдаемое со стороны входных зажи­мов, известно как эффект Миллера).Так как К_к << К, то С_вхк< <С_вх, 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.