Параметры биполярного транзистора h11, h12 и обратная связь в усилителях

Разберем ваши вопросы по порядку.

1. Параметры биполярного транзистора h11 и h12

Это низкочастотные h-параметры транзистора в схеме с общим эмиттером (ОЭ). Они входят в систему уравнений четырехполюсника, где входной величиной является ток базы I_b , а выходной — напряжение коллектор-эмиттер  

Определения:

· h11 (входное сопротивление при КЗ на выходе): Это отношение приращения напряжения база-эмиттер к вызвавшему его приращению тока базы при условии, что выходное напряжение (коллектор-эмиттер) постоянно 

  · Суть: Оно характеризует сопротивление открытого p-n перехода база-эмиттер переменному току (обычно 1–5 кОм).

· h12 (коэффициент обратной связи по напряжению): Это отношение приращения входного напряжения к вызвавшему его приращению выходного напряжения при разомкнутом входе по переменному току 

  · Суть: Показывает, какая часть выходного сигнала проникает на вход из-за эффекта Эрли (модуляции ширины базы). Это безразмерная величина, очень маленькая ( 10^{-4} ... 10^{-2} ).

Расчет по характеристикам:

1. Расчет h11 

   · Выберите график для фиксированного U_{ke} (например, 5 В).

   · Возьмите рабочую точку (ток покоя I_{б0} ).

   · Сделайте малое приращение тока в обе стороны от точки.

   · Найдите на графике соответствующие изменения  

   · Формула: h_{11} = \Delta U_{be} / \Delta I_b . (Геометрически — это тангенс угла наклона касательной к ВАХ в рабочей точке, перевернутый).

2. Расчет h12 (по входным характеристикам):

   · Возьмите два графика для разных U_{ke} (например, 5 В и 10 В) при одном и том же токе базы I_{б0} .

   · Найдите разницу напряжений между этими графиками при одинаковом I_b .

   · Найдите разницу напряжений между этими графиками 

    (Чем ближе линии характеристик друг к другу, тем меньше h12).

2. Обратная связь (ОС) в усилителях

Определение:

Обратная связь — это процесс передачи части (или всего) выходного сигнала усилителя обратно на его вход. Это осуществляется с помощью специальных цепей (пассивных или активных).

Классификация обратных связей:

Различают по виду сигнала, способу смешивания и влиянию на фазу:

А. По виду сравниваемых сигналов (по способу передачи на вход):

· ОС по напряжению: Сигнал ОС пропорционален выходному напряжению U_{вых} (снимается параллельно нагрузке). Стабилизирует напряжение, уменьшает выходное сопротивление.

· ОС по току: Сигнал ОС пропорционален выходному току I_{вых} (снимается с резистора в цепи эмиттера или коллектора). Стабилизирует ток, увеличивает выходное сопротивление.

Б. По способу смешивания сигналов во входной цепи:

· Последовательная ОС: Сигнал ОС подается последовательно (в разрыв) с источником входного сигнала. Напряжения вычитаются/складываются. Повышает входное сопротивление.

· Параллельная ОС: Сигнал ОС подается параллельно источнику входного сигнала. Токи вычитаются/складываются. Понижает входное сопротивление.

В. По влиянию на фазу (знаку):

· Отрицательная ОС (ООС): Сигнал ОС подается в противопазе (вычитается) со входным. Это главный вид в усилителях. Улучшает характеристики (стабильность, расширяет полосу, снижает искажения), но уменьшает усиление.

· Положительная ОС (ПОС): Сигнал ОС подается в фазе (складывается). Увеличивает усиление, но резко ухудшает стабильность. Используется в генераторах и триггерах (для создания автоколебаний), а не в усилителях.

Полная классификация (сочетание):

На практике любую ОС описывают двумя признаками одновременно, например:

1. Последовательная ОС по напряжению (самая популярная — эмиттерный повторитель).

2. Параллельная ОС по току.

3. Последовательная ОС по току (классический каскад с резистором в эмиттере без шунтирующего конденсатора — ООС по току).