Транзистор має три електроди: катод, базу і колектор. На вхід транзистора підводиться вхідний сигнал, а з виходу знімається вихідний. Для подачі вхідного сигналу потрібні два електроди, а для зняття - ще два. Так як електродів у транзистора три, то один з них роблять загальним для вхідного і вихідного сигналів. Існує кілька способів включення транзистора: схема із загальною базою, схема із загальним емітером, схема із загальним колектором. У кожній з цих схем один з висновків транзистора служить загальною точкою, а два інших є входом і виходом.
Фазові співвідношення для вхідних і вихідних сигналів показані на схемах. Слід звернути увагу на те, що в схемі з ОЕ фаза вихідного сигналу змінюється на 180 о по відношенню до фази вхідного.
Таблиця 2. Особливості схем включення транзисторів
Транзистор як чотириполюсник
Біполярний транзистор в різних схемах підключення можна уявити як чотириполюсник і, відповідно, розрахувати його параметри для будь-якої схеми. Для транзистора характерні два значення струму I1 і I2 і два значення напруги U1 і U2 (рис. 4.6).
I1. U1 - струм і напруга на вході транзистора; I2. U2 - струм і напруга на виході транзистора.
Залежно від того, які з цих величин взяти за незалежні змінні, а які - за залежні, лінійний чотириполюсник можна описати шістьма різними системами рівнянь. На практиці використовуються три основних залежності між вхідними і вихідними величинами, які відображені в таблиці 2.
Таблиця 2. Залежності між вхідними та вихідними вклічінамі чотириполюсника
Відповідно до цих залежностями можна отримати три системи параметрів транзистора: система Z - параметрів, система Y - параметрів і система H - параметрів.
Якщо в якості вхідних параметрів біполярного транзистора як чотириполюсника взяти струми I1 і I2. а напруги U1 і U2 визначати як функції цих струмів, то зв'язок напруг і струмів в лінійному наближенні буде мати вигляд:
Коефіцієнти zik в цих рівняннях визначаються наступним чином:
z11. z22 - вхідний і вихідний опору;
z11. z22 - опору зворотного і прямий передач.
Вимірювання z-параметрів здійснюються в режимі холостого ходу на вході (I1 = 0) і виході (I2 = 0).
Задамо в якості вхідних параметрів біполярного транзистора як чотириполюсника напруги U1 і U2. а струми I1 і I2 будемо визначати як функції цих напруг. Тоді зв'язок струмів і напруг в лінійному наближенні буде мати вигляд:
Коефіцієнти в рівняннях мають розмірність провідності і визначаються наступним чином:
y11. y22 - вхідна і вихідна провідності;
y12. y21 - провідності зворотної та прямої передач.
Вимірювання y-параметрів відбувається в режимі короткого замикання на вході (U1 = 0) і виході (U2 = 0) (Параметри транзистора як чотириполюсника).
Найбільш часто використовується система h-параметрів, яка представляє собою комбіновану систему з двох попередніх, причому з міркувань зручності вимірювання параметрів біполярного транзистора вибирається режим короткого замикання на виході (U2 = 0) і режим холостого ходу на вході (I1 = 0). Тому для системи h-параметрів в якості вхідних параметрів задаються ток I1 і напруга U2. а в якості вихідних параметрів розраховуються струм I2 і напруга U1. при цьому система, що описує зв'язок вхідних I1. U2 і вихідних I2. U1 параметрів, виглядає наступним чином:
Значення коефіцієнтів в рівнянні для h-параметрів мають такий вигляд:
h11 = U1 / I1 при U2 = 0 вхідний опір при короткому замиканні на виході;
h22 = I2 / U2 при I1 = 0 - вихідна провідність при холостому ході у вхідному ланцюзі;
h12 = U1 / U2 при I1 = 0 - коефіцієнт зворотного зв'язку при холостому ході у вхідному ланцюзі;
h21 = I2 / I1 при U2 = 0 - коефіцієнт передачі струму при короткому замиканні на виході.
З урахуванням h-параметрів еквівалентна схема транзистора виглядає наступним чином (рис. 4.7).
Тут у вхідному ланцюзі транзистора включений генератор напруги h12 U2. який враховує взаємовплив між колекторним і емітерним переходом в результаті модуляції ширини бази, а генератор струму h21 I1 в вихідний ланцюга враховує підсилювальні властивості транзистора, коли під дією вхідного струму I1. в вихідний ланцюга виникає пропорційний йому струм h21 I1. Параметри h11 і h22 - це відповідно вхідний опір і вихідна провідність транзистора. Для різних схем включення транзистора h-параметри будуть різні.
Так для схеми із загальною базою вхідними та вихідними величинами є (рис. 4.8):
Так як транзистор частіше підсилює сигнал змінного струму, то і h-параметри за змінним струмом повинні визначатися не як статичні, а як динамічні (диференціальні). Для схеми із загальною базою вони визначаються за виразами:
Індекс «б» свідчить про приналежність цих параметрів до схеми із загальною базою.
Для схеми із загальним емітером вхідними та вихідними величинами є (рис. 4.9):
Для схеми із загальним емітерний h-параметри визначаються з співвідношень:
h11е становить від сотень Ом до одиниць кОм;
зазвичай дорівнює 10 -3. 10 -4. т. е. напруга, що передається з виходу на вхід за рахунок зворотного зв'язку, становить тисячні або десятитисячні частки вихідної напруги;
h21е становить десятки - сотні одиниць;