Динамические характеристики транзисторов

Статические характеристики, рассмотренные в предыдущем разделе на примере биполярного транзистора, не учитывают влияния сопротивления нагрузки активного элемента. Транзистор в ГВВ работает при одновременном воздействии переменных напряжений, как на входе, так и на выходе, благодаря падению напряжения на сопротивлении нагрузки. При этом сопротивление нагрузки может быть активным, либо резонансным. В зависимости от вида нагрузки динамические характеристики и форма импульса входного тока будут различными.

Рассмотрим вначале ход динамических характеристик биполярного транзистора при активном сопротивлении нагрузки.

Динамические характеристики транзисторов при активном сопротивлении нагрузки

При построении динамических характеристик воспользуемся проходными (рис.1.2) и выходными (рис.1.3) статическими характеристиками транзистора. Полагаем, что напряжение смещения равно нулю, а амплитуда напряжения возбуждения . С помощью проходных характеристик (рис.1.4) находим максимальное напряжение на входе транзистора .

Рисунок 1.4 – Динамические характеристики при активном сопротивлении нагрузки транзистора

Построим статическую характеристику , соответствующую . Перпендикулярно оси абсцисс из точки проведем ось времени . Здесь - напряжение коллекторного питания транзистора.

Особая точка А (рис.1.4) динамической характеристики получается на пересечении статической характеристики , и перпендикуляра, проведенного из точки, соответствующей минимальному выходному напряжению . Для определения необходимо построить на оси , проходящей через точку , временную зависимость напряжения на нагрузке (рис.1.4).

Для построения особой точки В вначале продолжим проходную характеристику до пересечения с временной осью, соответствующей напряжению смещения (рис.1.4). Далее, из полученной точки проведем горизонталь до пересечения с временной осью, проходящей через точку . Точка пересечения соответствует особой точке В динамической характеристики. Положение точки В зависит от начального смещения на базе транзистора. В случае, когда точка В находится на оси абсцисс, что соответствует углу отсечки выходного тока . При угол отсечки , а в случае . Особая точка В будет находиться соответственно ниже или выше оси абсцисс.

Особая точка С получается на пересечении оси абсцисс и линии, соединяющей точки А и В. При этом линия, соединяющая точки А и С является динамической характеристикой транзистора при фиксированном сопротивлении нагрузки. Зная ход динамической характеристики нетрудно построить импульс выходного тока (рис.1.4). Изменение сопротивления нагрузки приводит к изменению угла наклона динамической характеристики и соответственно к изменению амплитуды и формы импульса выходного тока. Ход построений динамической характеристики для активного сопротивления нагрузки представлен на рис.1.4. Перейдем к рассмотрению методики построений динамической характеристики при резонансном сопротивлении нагрузки.

Динамические характеристики транзисторов при резонансном сопротивлении нагрузки

Построения динамических характеристик ведем по аналогии со случаем активного сопротивления нагрузки. Воспользуемся проходными (рис.1.2) и выходными (рис.1.3) статическими характеристиками транзистора. Полагаем, что напряжение смещения равно нулю, а амплитуда напряжения возбуждения . С помощью проходных характеристик (рис.1.2) находим максимальное напряжение на входе транзистора .

Также, как и в предыдущем случае особая точка А (рис.1.5) динамической характеристики получается на пересечении статической характеристики , и перпендикуляра, проведенного из точки, соответствующей минимальному выходному напряжению . Для определения необходимо построить на оси , проходящей через точку , временную зависимость напряжения на нагрузке (рис.1.5). Благодаря резонансным свойствам нагрузки форма напряжения в данном случае синусоидальна.

Рисунок 1.5 – Динамические характеристики при резонансном сопротивлении нагрузки транзистора

Особые точки А, В и С находятся аналогично рассмотренному ранее случаю. В отличие от предыдущих построений существует особая точка D, которая находится на пересечении оси абсцисс и перпендикуляра, опущенного на ось из точки, соответствующей максимальному выходному напряжению (рис.1.5).

При этом линия, соединяющая точки А, С и D является динамической характеристикой транзистора при фиксированном сопротивлении нагрузки. Зная ход динамической характеристики нетрудно построить импульс выходного тока (рис.1.5). Изменение сопротивления нагрузки приводит к изменению угла наклона динамической характеристики и соответственно к изменению амплитуды и формы импульса выходного тока. Ход построений динамической характеристики для резонансного сопротивления нагрузки представлен на рис.1.5. Из сравнений результатов построений (рис.1.4, 1.5) видно, что форма импульса выходного тока транзистора зависит не только от величины сопротивления, но и от вида нагрузки. Перейдем к рассмотрению режимов транзистора в ГВВ при различных сопротивлениях нагрузки.

Классификация режимов транзистора в генераторах с внешним возбуждением

Рассмотрим влияние сопротивления нагрузки ГВВ на режимы работы транзистора [1-3]. При рассмотрении режимов работы будем пренебрегать инерционностью активного элемента.

Если особая точка А находится на пересечении линии граничного режима и статической характеристики транзистора, импульс выходного тока имеет косинусоидальную форму, а режим работы – критический. Критическому режиму соответствует (рис.1.4, 1.5).

Уменьшение сопротивления нагрузки приводит к перемещению особой точки А по статической характеристике , вправо. Форма импульса выходного тока не меняется, а амплитуда практически остается постоянной. Напряжение на нагрузке уменьшается. При нулевом сопротивлении нагрузки динамическая характеристика проходит под углом к оси абсцисс. Форма выходного тока остается косинусоидальной. Режим работы – недонапряженный.

Увеличение сопротивления нагрузки по отношению к критическому режиму приводит к смещению особой точки А влево по прямой, являющейся продолжением статической характеристики , . В случае активной нагрузки (рис.1.4) в импульсе выходного тока появляется уплощение, а при резонансной нагрузке – провал (рис.1.5). Увеличение сопротивления нагрузки приводит к уменьшению угла наклона динамической характеристики. Амплитуда импульса выходного тока уменьшается. Увеличивается верхний угол отсечки . При резонансной нагрузке увеличивается также провал в импульсе выходного тока. Режим работы - перенапряженный. В перенапряженном режиме значительно увеличивается ток базы транзистора .

Дата добавления: 2015-08-03