5.6.2. Четырехполюсниковые h-параметры транзистора и эквивалентная схема с h-параметрами

Четырехполюсниковые h-параметры транзистора получены на основе теории четырехполюсников, согласно которой любую линей­ную систему с неизвестной структурой (часто называемую "черным ящиком") можно представить четырехполюсником с параметрами, от­ражающими взаимодействие "черного ящика" с другими элементами. Ценным в этой теории является то, что параметры четырехполюсни­ка ("черного ящика") могут быть определены по внешним измерени­ям, в частности по опытам холостого хода и короткого замыкания на входе и выходе четырехполюсника. Из всех возможных взаимо­связей, входных и выходных величин четырехполюсника для транзис­торов более подходящей является смешанная система, в которой за независимые принимаются входной ток I₁ и выходное напряжение U₂ (рис.5.11,а). Величины U₁ , I₂ - это функции первых двух величин:

(5.18)

Для полных значений токов и напряжений транзистор являет­ся нелинейной системой и уравнения (5.18) определяют координаты точки на статических характеристиках.

а б

Рис. 5.11

Малые приращения токов ∆I для линейных участков характе­ристик связаны линейной зависимостью с приращениями ∆U:

(5.19)

Производные, являющиеся коэффициентами в системе линейных уравнений (5.19), обозначают h₁₁, h₁₂, h₂₁, h₂₂ (читаются h - один-один, h -один-два и т.д.).

Заменяя приращения малыми переменными составляющими U₁, i₁, U₂, i₂, можно вместо (5.19) записать общепринятую мало­сигнальную систему уравнений транзистора с h - параметрами, соот­ветствующую линейному четырехполюсному (рис.5.11,6):

(5.20)

Коэффициенты в (5.20), называемые h-параметрами, имеют следующий смысл:

h₁₁ - входное сопротивление при коротком замыкании на вы­ходе,

h₁₂ - коэффициент обратной связи по напряжению при холостом ходе на входе,

h₂₁ - коэффициент передачи тока в прямом направлении при коротком замыкании на выходе,

h₂₂ - выходная проводимость при холостом ходе на входе,

и определяются измерениями токов i₁, i₂ и напряжениями U₁, U₂ во внешних выводах. Простота осуществления режимов короткого замыкания на выходе (достаточно включить на выходе емкость не очень большой величины) и холостого хода на входе (достаточно включить во входную цепь индуктивность, не очень большой величины) по переменной состав­ляющей (постоянные составляющие при этом могут быть любые) обу­словили преимущественное использование h‑параметров из всех возможных (y-параметров, z-параметров и др.).

Эквивалентная схема с h-параметрами, соответствующая сис­теме уравнений (5.20), приведена на рис.5.12. Направления то­ков соответствуют принятым в теории четырехполюсников. Эквива­лентная схема одинакова для всех трех схем включения транзисто­ра, но величины элементов схемы (величины h-параметров) будут разные. Поэтому для каждой схе­мы включения h-параметры снаб­жаются индексами: Б - для схе­мы ОБ, Э - для схемы ОЭ, К - для схемы ОК. Например, h_11Б, h_21Э и т.д.

Всправочниках приводятсяh‑параметры для схемы ОБ или ОЭ, измеренные в типовом режи­ме транзистора на низкой часто­те (до 800 Гц). Пересчет h-параметров из одной схемы в другую производится по готовым формулам. Часть этих формул приведена в табл. 5.1.

Таблица 5.1

Формулы пересчета h-параметров

Пересчет	h11	h12	h21	h22
Из схемы ОБ в схему ОЭ
Из схемы ОЭ в схему ОБ

Если предполагаемый режим транзистора не соответствует ти­повому, то h-параметры должны быть определены заново в этом режиме.

Поскольку теоретический пересчет h-параметров из типового в выбранный режим довольно сложен (зависимость h-параметра от режима имеет сложный вид), производится непосредственное изме­рение h-параметров в выбранном режиме. Приближенно h-парамет­ры могут быть определены для любого режима по статическим харак­теристикам.