Чтение онлайн

Рис. 3.5. Модель в h-параметрах для транзистора

Рис. 3.6. Модель схемы с ОЭ, пригодная для анализа на PSpice

На рис. 3.7 приведена типовая схема усилителя с общим эмиттером (ОЭ), предназначенная для анализа. Более сложные схемы можно часто привести к этой форме, используя различные теоремы и методы упрощения. Заданы параметры элементов схемы: VS=1 мВ, RS=1 Ом, Ri=1,1 кОм (hie), hr=2,5·10– 4 (коэффициент используется в Е), hf=50 (коэффициент используется в F), R0=40 кОм=1/h0, и RL=10 кОм. Источник V0=0 В необходим, чтобы создать независимый источник для команды ввода F.

Рис. 3.7. Модель схемы с общим эмиттером в h– параметрах, включающая источник питания и нагрузку

Хотя нас интересуют свойства схемы на малых сигналах, мы не будем использовать анализ для переменного тока. Причина состоит в том, что пока мы имеем дело с установившимися состояниями для малых сигналов переменного тока и в схеме отсутствуют реактивные элементы, мы можем использовать анализ PSpice на постоянном токе относительно амплитуд или действующих значений токов и напряжений. Программа PSpice не воспринимает разницы! В то же время вы должны понимать, что программа дает результаты для малых сигналов переменного тока и никак не учитывает постоянных напряжений и токов смещения.

Конечно, мы полагаем, что рабочая точка была выбрана правильно и работа происходит в активной области. Входной файл для анализа имеет вид: 

Выполните анализ и распечатайте выходной файл для дальнейшего изучения. Убедитесь, что Ib=0,5 мкА; Iс=20 мкА (вычисляется как (V)4/RL); полный коэффициент усиления по напряжению -200 (вычисляется как V(4)/VS); Ri=2 кОм и R0=8,4 кОм.

Поскольку Ri включает RS, каково входное сопротивление со стороны базы транзистора? Это Ri– Rs=1 кОм. Также, поскольку R0, включает RL, что является выходным сопротивлением со стороны коллектора (не включая RL)? Найдем его, используя проводимости: 1/R0=1,1905×10– 4; вычтем из этой величины 1/RL=1×10– 4, что даст 1/R'0=0,1905×10– 4. Таким образом, R'0=52,5 кОм.

Коэффициент передачи по напряжению от базы на коллектор V(4)/V(2)=–400. Коэффициент усиления по току Ai=IL/IB=-20μkА/0,5μkА=-40. Выходной файл приведен на рис. 3.8.

Рис. 3.8. Выходной файл анализа для схемы на рис. 3.7

Подводя итог, заметим, что анализ PSpice избавил вас от ряда вычислений, но без понимания направлений токов и полярностей напряжений ваше решение будет не завершено. Вы должны понимать, что теория h– параметров сочетается здесь с моделью PSpice, которую мы разработали. Необходимо помнить, что определение h– параметров зависит от конфигурации схемы.

Некоторые авторы используют другие модели, не основанные на h– параметрах. Часто они являются более простыми, но менее точными. Однако у вас будет меньше проблем при анализе, чем в рассмотренном и в ряде последующих примеров.

В задаче на рис. 3.14 принят именно такой упрощенный вариант модели, и она служит введением в эту тему. Относительно просто разработать модели для схем ОБ и ОК. 

Другой широко используемой схемой является схема с общим коллектором (ОК), показанная на рис. 3.9. Снова, как и в предыдущем примере, мы рассматриваем базовую схему, к которой с помощью теоремы Тевенина и других методов упрощения схем могут быть сведены более сложные задачи. Входной сигнал подан через RS на базу транзистора, а выходной снимается с эмиттера. На рис. 3.10 показана схема с моделью транзистора в h– параметрах. Схема почти идентична модели на рис. 3.7, но в ней должны использоваться h– параметры для схемы ОК. Это обеспечивается следующим входным файлом: