Расчет эквивалентных схем транзистора

4.3 Расчет эквивалентных схем транзистора

4.3.1 Схема Джиаколетто

 

Многочисленные исследования показывают, что даже на умеренно высоких частотах транзистор не является безынерционным прибором. Свойства транзистора при малом сигнале в широком диапазоне частот удобно анализировать при помощи физических эквивалентных схем. Наиболее полные из них строятся на базе длинных линий и включают в себя ряд элементов с сосредоточенными параметрами. Наиболее распространенная эквивалентная схема- схема Джиаколетто, которая представлена на рисунке 4.5. Подробное

описание схемы можно найти [3].

Рисунок 4.5 – Схема Джиаколетто

Достоинство этой схемы заключается в следующем: схема Джиаколетто с достаточной для практических расчетов точностью отражает реальные свойства транзисторов на частотах f £ 0.5f_т ; при последовательном применении этой схемы и найденных с ее помощью Y- параметров транзистора достигается наибольшее единство теории ламповых и транзисторных усилителей.

Расчитаем элементы схемы, воспользовавшись справочными данными и приведенными ниже формулами.

Справочные данные для транзистора КТ930Б:

при

при

C_к- емкость коллекторного перехода,

t_с- постоянная времени обратной связи,

b_о- статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ.

Найдем значение емкости коллектора при U_кэ=10В по следующей формуле:

(4.11)

где U¢_кэо – справочное или паспортное значение напряжения;

U_кэо – требуемое значение напряжения.

Сопротивление базы будет равно:

(4.12)

Найдем сопротивление эмиттера по формуле:

(4.13)

где I_ко – ток в рабочей точке, занесенный в формулу в мА.

Проводимость база-эмиттер расчитаем по формуле:

(4.14)

Определим диффузионную емкость по формуле:

(4.15)

Сопротивление внутреннего источника тока будет равно:

(4.16)

Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОБ найдем по формуле:

(4.17)

Крутизну транзистора определим по формуле:

(4.18)

4.3.2 Однонаправленная модель

 

Однонаправленная модель, так же как и схема Джиаколетто, является эквивалентной схемой замещения транзистора. Схема представляет собой высокочастотную модель, которая изображена на рисунке 4.6. Полное

описание однонаправленной модели можно найти в [4].

Рисунок 4.6 – Однонаправленная модель

Расчитаем элементы схемы воспользовавшись справочными данными и приведенными ниже формулами.

Справочные данные для транзистора КТ930Б:

L_б – индуктивность базового вывода;

L_э – индуктивность эмиттерного вывода;

G_ном1,2– коэффициент усиления по мощности в режиме двустороннего

согласования.

Определим входную индуктивность по следующей формуле:

(4.19)

Входное сопротивление равно сопротивлению базы в схеме Джиаколетто:

Выходное сопротивление найдем по формуле:

(4.20)

Выходную емкость найдем по формуле (4.11) при напряжении в рабочей точке.

Определим частоту f_max из следующей формулы:

(4.21)

где f – частота на которой коэффициент усиления по мощности имеет значение 3.5.

4.4 Расчет схем термостабилизации

Выбор схемы обеспечения исходного режима транзисторного каскада тесным образом связан с температурной стабилизацией положения рабочей точки. Объясняется это следующим. Важной особенностью транзисторов является зависимость их вольт-амперных характеристик от температуры р-n переходов и, следовательно, от температуры внешней среды. Это явление нежелательно, так как температурные смещения статических характеристик обуславливают не только изменения усилительных параметров транзистора в рабочей точке, но и приводят к перемещению рабочей точки. Изменения в положении рабочей точки в свою очередь сопровождаются дальнейшим изменением усилительных параметров, так как последние зависят от режима. Таким образом, электрические показатели усилителя оказываются подверженными влиянию температуры и при неблагоприятных условиях могут существенным образом отклониться от нормы.

Для сохранения режима работы транзистора в условиях непостоянства температуры окружающей среды в схему каскада вводят специальные

элементы температурной стабилизации. Существует три вида температурной стабилизации: эмиттерная стабилизация, коллекторная стабилизация и активная коллекторная стабилизация.