Расчет по сигналу

Этот расчет также проведем при помощи программы Fastmean. Чтобы определить свойства усилителя по сигналу, необходимо составить эквивалентную схему усилителя для переменного тока. Учитывая, что сопротивление источника питания Е₀ переменному току равно нулю, на эквивалентной схеме его выводы можно замкнуть накоротко, а сам источник удалить. После этой операции верхние выводы резисторов R2, R3, R5, R7, R10 оказываются на переменном токе соединенными с общим проводом. Коллектор транзистора V3 также соединяется с общим проводом.

Далее нужно элементы схемы V1, V2, V3, V4 и AD1 заменить их эквивалентными моделями на переменном токе. Источником сигнала является фототок I_m1 диода V1. Cопротивление фотодиода на переменном токе определяется касательной к вольт- амперной характеристике в точке А. Вследствие того, что приращение напряжения измеряется в вольтах, а приращение тока в долях микроампера, сопротивление фотодиода переменному току r_Д=∆u/∆i оказывается значительно больше, чем сопротивление постоянному току R_Д , и r_Д достигает 80…100 МОм. Это дает право рассматривать источник сигнала как генератор тока. Чрезвычайно большое сопротивление r_Д учитывать в эквивалентной схеме необходимости нет, остается учесть лишь ёмкость фотодиода С_Д (рис.8,а). На рис.8,б изображена эквивалентная схема фотодиода по переменному току с учетом его цепей питания.

а) б)

Рис.8 а) Модель фотодиода на переменном токе б) и эквивалентная схема входной цепи

На эквивалентной схеме полевой транзистор заменяем активным

четырехполюсником типа ИТУН—источник тока, управляемый

напряжением (рис.9,а). Это значит, что выходной ток (ток стока i_C)

управляется входным напряжением (затвор-исток u_ЗИ ), т.е. i_C=-S u_ЗИ.

В данной модели Cзи - емкость затвор-исток транзистора, пФ,

Сзс - проходная емкость, емкость перехода затвор-сток, пФ. Величина этих

ёмкостей дается в справочниках по транзисторам. S –крутизна в точке

покоя, мА/В. Сопротивление перехода затвор-исток очень велико

(раздел 3.1.2).

а) б)

Рис.9. Эквивалентная модель полевого транзистора V2 (ИТУН) а) и биполярного

транзистора V3 и V4 (ИТУТ) б) по сигналу.

Биполярные транзисторы V3 и V4 заменяем каждый активным четырехполюсником типа ИТУТ – источник тока, управляемый током (рис.9,б). Здесь выходной ток i_К управляется током базы i_б , т.е. i_к = -h₂₁ i_б.

единичного усиления из справочника.

Расчет по сигналу также проведем при помощи программы Fastmean. Чтобы определить свойства усилителя по сигналу, необходимо составить эквивалентную схему усилителя для переменного тока. На эквивалентной схеме полевой транзистор заменяем активным четырехполюсником типа ИТУН – источник тока, управляемый напряжение.Это значит, что выходной ток (ток стока i_C) управляется входным напряжением (затвор–исток u_ЗИ), т. е. i_C = –S∙u_ЗИ = (-3*10^-3)*(-1) = 3 мА.

В этой модели r_б’б- объёмное сопротивление базового слоя, Ом.

Находим r_б´б = τ_к/C_к =15*10^-12/2*10^-12=7,5 Ом, где C_к – емкость коллекторного перехода, пФ, приводится в справочниках. r_б’э- сопротивление перехода база-эмиттер, Ом.

Оно вычисляется r_б’э= (1+h₂₁) ,

где h₂₁ - коэффициент усиления по току транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером (ОЭ).

R14=r_б’э(4) = (1+h₂₁) =967Ом.

R16=r_б’э(3) = (1+h₂₁) = 2875Ом.

Емкость перехода база–эмиттер С_б´э, пФ, вычисляется по выражению Cб’э = , где f_т -частота единичного усиления из справочника.

С_{б´э (3)} = 3.5 пФ, а С_{б´э (4)} = 10.5 пФ.

С10 = 3.3 пФ С8 = 10 пФ (согласно шкале номинальных значений)

R14=1кОм R16=3кОм