Физические эквивалентные схемы

Во многих случаях расчет усилительных свойств транзистора целесообразно вес­ти с помощью физических эквивалентных схем. Физические эквивалентные схе­мы, в отличие от формальных схем, отражают внутреннюю структуру транзисто­ра и составляются для переменных составляющих токов и напряжений. При включении транзистора по схеме с ОБ за основу построения физической экви­валентной схемы примем Т-образную модель Эберса—Молла, в которой диоды заменим дифференциальными сопротивлениями r_э, и r_к, зависящими от постоян­ных напряжений на переходах. Интегральный коэффициент передачи тока ά за­меним дифференциальным коэффициентом h_21б. Пренебрежем передачей тока с выхода на вход. Перейдем от постоянных токов и напряжений к действующим значениям переменных токов и напряжений. Учтем объемное сопротивление базы r'₆ и емкости переходов С_э и С_к, наличие которых приводит к появлению фазовых сдвигов между токами и напряжениями. Передачу тока из входной цепи в выходную цепь учтем частотно зависимым генератором тока. Это может быть либо генератор, вырабатывающий ток h_21б*I₁, где h_21б является частотно независи­мым коэффицентом передачи тока эмиттера либо генератор, вырабатывающий ток h_21б*I_э, зависящий от тока I_э, протекающего через внешний вывод эмиттера, где h_21б является комплексным коэффициентом передачи тока эмиттера, модуль которого уменьшается с ростом частоты. В результате схема принимает вид, по­казанный на рис. 4.29, а. При расчете низкочастотных схем емкостными токами пренебрегают и считают, что усилительные свойства транзистора можно учиты­вать частотно независимым генератором тока h_21б*I₁.

При включении транзистора по схеме с ОЭ в физической эквивалентной схеме (рис. 4.29, б) вместо генератора тока h_21б*I_э включают частотно зависимый гене­ратор тока h_21э*I_б, учитывающий передачу тока из цепи базы в цепь коллектора.

Этот генератор на низких частотах заменяют частотно независимым генерато­ром тока h_21э*I_б. Замена генератора h_21б*I_э на генератор h_21э*I_б должна быть эквива­лентной, то есть независимо от того, какой генератор работает в схеме, напряже­ние холостого хода (при I_к = 0) на выходе схемы не должно изменяться. Для этого сопротивление r_к заменяют сопротивлением r^•_к, а емкость С_к заменяют емкостью С ^•_к с тем, чтобы выполнялось условие

(4.81)

Учтем, что при I_к = 0 выполняется условие I_э = I_б. Поэтому из (4.81) следует

(4.82)

Постоянная времени коллекторной цепи при замене генератора тока также долж­на сохраниться неизменной, то есть . Следовательно,

(4.83)