Крутизна. Изучаем работу транзисторных схем.- Elektrolife

Из работы

усилителя с общим эмиттером следует: а) если сигнал (напряжение) на базе изменяется в некоторых пределах, напряжение на эмиттере имеет такой же размах; б) коэффициент усиления есть просто отношение коллекторного напряжения (выходного) к напряжению на базе (входному).

Рассмотрим работу усилителя этого типа с другой точки зрения. Мысленно расчленим схему, как показано на рисунке.

Усилитель с общим эмиттером в качестве каскада с передаточной проводимостью, управляющий нагрузкой (резистивной)

Одна часть представляет собой управляемый напряжением источник тока, его ток покоя равен 1,0 мА, а коэффициент передачи составляет – 1 мА/В. Коэффициент передачи представляет собой отношение выходного сигнала к входному; в данном случае он измеряется в единицах [ток/напряжение] или [1/сопротивление]. Величина, обратная сопротивлению, называется

проводимостью  (величина, обратная реактивному сопротивлению, называется реактивной проводимостью; величина, обратная импедансу или полному сопротивлению, называется полной проводимостью), и единицей ее измерения служит сименс, раньше эту единицу измерения называли мо  (обратный ом). Если коэффициент передачи измеряется в единицах проводимости, то такой усилитель называется усилителем с передаточной проводимостью; отношение I_вых /U _вх называется крутизной и обозначается g_m.

Итак, одна часть схемы представляет собой усилитель с передаточной проводимостью, коэффициент передачи которого (крутизна) составляет 1 мА/В (1000 мкСм или 1 мСм, а это есть не что иное, как 1/

R_Э). Другая часть схемы представляет собой нагрузочный резистор («усилитель»), преобразующий ток в напряжение. Резистор можно назвать усилителем с передаточным сопротивлением, его коэффициент усиления измеряется в единицах [напряжение/ток], т. е. в единицах сопротивления. В данном случае напряжение покоя (рабочее напряжение) – это U_KK, а коэффициент передачи (передаточное сопротивление) равен 10 кВ/А (10 кОм), а это есть не что иное, как R_к.

Соединив эти две части последовательно, получим усилитель напряжения, общее усиление которого определяется произведением коэффициентов передачи составных частей. В данном случае:

 

К = g_mR_к = R_к /R_Э = –10 – безразмерная величина, равная отношению [(выходное напряжение)/(входное напряжение)].

Описанный метод очень полезен для анализа усилителей, так как позволяет рассматривать составные части схемы независимо друг от друга. Например, для усилителя с передаточной проводимостью можно оценить величину

g_m  для схем различной конфигурации и для иных элементов, например для полевых транзисторов. Затем можно рассмотреть нагрузку (или часть схемы с передаточным сопротивлением) и оценить, как связан коэффициент усиления с диапазоном изменения напряжения. Если вас интересует общее усиление по напряжению, то его можно определить следующим образом: 

К_U = g_mr_m, где r _m ‑ передаточное сопротивление нагрузки.  

В конечном счете, замена простой активной нагрузки схемой с высоким передаточным сопротивлением позволяет получать для одного каскада усилителя величину коэффициента усиления, равную 10000 и выше.

Предельный коэффициент усиления: границы применимости простейшей модели транзистора.  В соответствии с нашей моделью коэффициент усиления по напряжению усилителя с общим эмиттером равен – R_K /R_Э. Что произойдет, если сопротивление R_Э будет уменьшаться, стремясь к нулю? Согласно уравнению, коэффициент усиления будет при этом беспредельно возрастать. Однако измерения, выполненные в рассмотренной выше схеме, покажут, что, хотя при постоянном токе покоя, равном 1 мА, коэффициент усиления и растет, при R_Э = 0 (эмиттер заземлен) он становится равным всего 400.

Окажется также, что усилитель начнет при этом работать как нелинейный элемент (выходной сигнал не воспроизводит по форме в точности входной), входное сопротивление становится небольшим и нелинейным, а смещение начинает зависеть от температуры.

Улучшенная модель транзистора: усилитель с передаточной проводимостью (крутизной)

Существенную поправку следует внести в

правило4 которое определяет, что I_k = h_21ЭI_Б. Мы рассматривали транзистор как усилитель тока, вход которого работает как диод. Это приближение является грубым, но для некоторых практических случаев большей точности и не требуется. Однако для того чтобы понять, как работают дифференциальные усилители, логарифмические преобразователи, схемы температурной компенсации и некоторые другие практически полезные схемы, следует рассматривать транзистор как элемент с передаточной проводимостью ‑ коллекторный ток в нем определяется напряжением между базой и эмиттером.

Итак,

правило4 в измененном виде:

Если

правила 1–3 соблюдены, то ток I_К связан с напряжением U_БЭ следующей зависимостью:

I_К = I_нас [exp(U_БЭ /U_T ) – 1]

где 

U_T  = kT /q  = 25,3 мВ при комнатной температуре (20 °C), q  – заряд электрона (1,60·10^‑19 Кл), k  – постоянная Больцмана (1,38·10^‑23 Дж/К), Т  – абсолютная температура в Кельвинах (К  = °С + 273,16), I_нас ‑ ток насыщения транзистора (зависит от T ).  

«Постоянная» 

h_21Э обычно принимает значения от 20 до 1000 и зависит от транзистора, I_К , U_KЭ и температуры. Ток I_нас представляет собой обратный ток эмиттерного перехода. В активной области I_К>> I_нас и членом – 1 можно пренебречь.

Уравнение для 

I_К известно под названием «уравнение Эберса‑Молла». Оно приблизительно описывает также зависимость тока от напряжения для диода, если U_T  умножается на корректировочный коэффициент m  со значением между 1 и 2.

Следует запомнить, что в транзисторе коллекторный ток зависит от напряжения между базой и эмиттером, а не от тока базы (ток базы в грубом приближении определяется коэффициентом

h_21Э). Экспоненциальная зависимость между током I_К и напряжением U_БЭ точно соблюдается в большом диапазоне токов, обычно от наноампер до миллиампер. На рисунке приведен график этой зависимости.

Зависимость базового и коллекторного токов транзистора от напряжения между базой и эмиттером

Если измерить ток базы при различных значениях коллекторного тока, то получим график зависимости

h_21Э от I_К

Типичная зависимость коэффициента усиления по току для транзистора (h31Э) от коллекторного тока

Согласно уравнению Эберса‑Молла, напряжение между базой и эмиттером «управляет» коллекторным током, однако это свойство нельзя использовать непосредственно на практике (создавать смещение в транзисторе с помощью напряжения, подаваемого на базу), так как велик температурный коэффициент напряжения между базой и эмиттером.

Практические правила для разработки транзисторных схем:

1. Ступенчатая характеристика диода. На сколько нужно увеличить напряжение U_БЭ, чтобы ток I_К увеличился в 10 раз? Из уравнения Эберса‑Молла следует, что U_БЭ нужно увеличить на U_T log_e 10, или на 60 мВ при комнатной температуре. Напряжение на базе увеличивается на 60 мВ при увеличении коллекторного тока в 10 раз. Эквивалентным является следующее выражение I_К = I_K0e^ΔU/25, где ΔU измеряется в милливольтах.

2. Импеданс для малого сигнала со стороны эмиттера при фиксированном напряжении на базе. Возьмем производную от U_БЭ по I_К: r_Э U_T /I_K = 25/I_K Ом, где ток I_K измеряется в миллиамперах. Величина 25/I_K Ом соответствует комнатной температуре. Это собственное сопротивление эмиттера r_Э выступает в качестве последовательного для эмиттерной цепи во всех транзисторных схемах. Оно ограничивает усиление усилителя с заземленным эмиттером, приводит к тому, что коэффициент усиления эмиттерного повторителя имеет значение чуть меньше единицы и не позволяет выходному сопротивлению эмиттерного повторителя стать равным нулю.

Этот параметр относится к параметрам малого сигнала. Отметим, что крутизна для усилителя с заземленным эмиттером определяется следующим образом:

g_m = 1/r_Э.

3. Температурная зависимость. Глядя на уравнение Эберса‑Молла, можно предположить, что U_БЭ имеет положительный температурный коэффициент, но это не так. В связи с тем, что ток I_нас зависит от температуры, при нагреве напряжение насыщения U_БЭ уменьшается примерно на 2,2 мВ/°С. В грубом приближении оно пропорционально 1/Т_абс, где Т_абс ‑ абсолютная температура. (Сопротивление с ростом температуры падает, при повышении температуры всё большее число электронов переходит в зону проводимости, соответственно увеличивается и концентрация дырок).

4. Эффект Эрли. U_БЭ хоть и в слабой мере, но зависит от U_KЭ при постоянном токе I_К. Этот эффект обусловлен изменением эффективной ширины базы и описывается следующей приблизительной зависимостью: ΔU_БЭ = –αU_КЭ, где α ~= 0,0001.

Это основные соотношения, которые могут быть полезны на практике. Эти соотношения, а не сами уравнения Эберса‑Молла, используются при разработке транзисторных схем.

Крутизна — транзистор — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3

Cтраница 3

В умножителях на основе переменной крутизны транзистора используется прямо пропорциональная зависимость между коэффициентом усиления — крутизной транзистора — и током коллектора.  [31]

Благодаря тому, что канал не соприкасается с поверхностью полупроводника, снижается уровень шумов, увеличивается подвижность дырок в канале и крутизна транзистора. Контактная га — область затвора, как и коллекторная контактная область биполярного транзистора, используется для создания омического контакта к более высоко-омному эпитаксиальному слою га-типа. Скрытый слой га — типа в структуре полевого транзистора необходим для уменьшения сопротивления области затвора и улучшения его частотных характеристик.  [32]

В составном транзисторе рис. 2.19 а автоматически устанавливается такой режим работы, при котором эмиттерный ток транзистора Т равен току базы транзистора 7Y При таком малом токе эмиттера

крутизна Si транзистора 7 может недопустимо уменьшиться. Изменяя его сопротивление, можно установить любой режим работы транзистора Т, необходимый для получения нужной величины крутизны. Нижнее сопротивление резистора R ограничивается допустимым влиянием его на входное сопротивление схемы.  [33]

Основным достоинством данного способа симметрирования является то, что выравнивание режима работы транзисторов происходит без заметного уменьшения кпд и усиления каскада по мощности, так как балансировка токов происходит по среднему значению крутизны транзисторов. В усилителе рис. 5.7, в отличие от схемы рис.

5.6, не теряется напряжение подводимого сигнала на симметрирующей эмиттерной цепочке. Кроме того, как показано ниже, усилитель рис. 5.7 характеризуется высокой стабильностью и малой чувствительностью к изменению температуры внешней среды.  [34]

Из этого соотношения следует, что глубина паразитной обратной связи, обусловленная омическим сопротивлением электролитического конденсатора в эмиттерной цепи, определяется величиной Sr. Поскольку крутизна транзистора в типовом режиме работы может составлять сотни миллиампер на вольт, то даже сопротивление г величиной в несколько ом создает заметную остаточную обратную связь.  [35]

Это позволяет применять эмиттерный повторитель в качестве согласующего звена между высокоомным источником сигнала и низ-коомной нагрузкой. При повышений частоты крутизна транзистора начинает уменьшаться, что приводит к снижению коэффициента усиления из-за частотных искажений, определяемых инерционными свойствами транзистора.  [36]

Благодаря падению напряжения иа резисторе R затвор становится отрицательным относительно истока. Протекающие по нагрузочному резистору Rc токи порождают напряжения, которые с усилительного каскада подаются через конденсатор Cj на следующий каскад.| Схема транзисторного приемника, состоящая из каскада УВЧ иа полевом транзисторе, полупроводникового диода и одного каскада УНЧ.  [37]

Обрати внимание, что большую часть этой кривой составляет прямолинейный участок. Кривая позволяет определить крутизну транзистора.  [38]

Последнее выражение и определяет условия, при которых коэффициент у ь ления не зависит от температуры. Из этого условия следует, что температурные зависимости

крутизны транзисторов должны иметь одинаковый характер и противоположный знак. Разработка и получение транзисторов с противоположными температурными коэффициентами является в настоящее время очень сложной задачей.  [39]

Зависимость тока базы / g от напряжения база — эмиттер ( / g На этом рисунке, как и на всех остальных, где изображены характеристики транзисторов, полярность напряжений базы и коллектора не указана. Потенциалы обоих электродов положительны относительно эмиттера у транзисторов структуры п-р — п и отрицательны у транзисторов структуры р-п — р.| Зависимость тока коллектора эмиттер UQ.  [40]

Вторая кривая действительно очень показательна. Она, в частности, показывает нам, что крутизна транзистора далеко не постоянна и изменяется в зависимости от величины напряжения.  [41]

При наличии сигнала кроме смещения Е0 на базы и затворы регулируемых транзисторов подается напряжение АРУ UАРУ, зависящее от амплитуды несущего колебания на входе детектора. При этом чем сильнее сигнал, тем больше уменьшается крутизна транзистора и тем меньше коэффициент усиления регулируемых каскадов.  [42]

Симметрирование параллельно включенных транзисторов с помощью эмиттерных резисторов.  [43]

Крутизна транзистора и коэффициент усиления каскада с отрицательной обратной связью уменьшаются в у — 1 мин э 1 6 — 0 54 раза и, следовательно, минимальное значение крутизны SOCMHH составит 1 5 а / в. При работе в режиме класса В параллельно включенных транзисторов разброс выходных мощностей обусловлен не только различием крутизн транзисторов, но и разницей их напряжений отпи рания. Поскольку включением эмит-терного резистора в каскаде создается отрицательная обратная связь, TQ она пропорционально уменьшает и действие этого дестабилизирующего фактора.  [44]

Схема 5 — 2 представляет собой простой модулятор сигнала низкого уровня, применяемый в первых каскадах передатчика радиочастоты. Модуляция осуществляется подведением к эмиттерной иепи сигнала звуковой частоты, который изменяет мгновенное значение напряжения эмиттер-база, модулируя крутизну транзистора.  [45]

Страницы:      1    2    3    4

Что такое крутизна? — Определение из WhatIs.com

По

• Участник TechTarget

Transconductance — это характеристика биполярного или полевого транзистора (FET). В общем, чем больше коэффициент крутизны устройства, тем большее усиление (усиление) оно способно обеспечить, когда все остальные факторы остаются неизменными.

Формально для биполярного устройства крутизна определяется как отношение изменения тока коллектора к изменению напряжения базы в течение определенного произвольно малого интервала на кривой зависимости тока коллектора от напряжения базы. Для полевого транзистора крутизна — это отношение изменения тока стока к изменению напряжения затвора в течение определенного, сколь угодно малого интервала на кривой зависимости тока стока от напряжения затвора.

Символ крутизны г _м . Единицей является сименс, та же единица, которая используется для проводимости постоянного тока (DC).

Если dI представляет собой изменение тока коллектора или стока, вызванное небольшим изменением напряжения базы или затвора dE , тогда крутизна приблизительно равна:

г _м = dI / dE

По мере того, как размер интервала приближается к нулю, то есть изменение напряжения базы или затвора становится все меньше и меньше, значение

dI / dE  подходит к наклону линии, касательной к кривой в определенной точке. Наклон этой линии представляет собой теоретическую крутизну биполярного транзистора при заданном напряжении базы и токе коллектора или теоретическую крутизну полевого транзистора при заданном напряжении затвора и токе стока.

Последнее обновление: декабрь 2021 г.

неизменяемая инфраструктура

Неизменяемая инфраструктура — это подход к управлению службами и развертыванием программного обеспечения на ИТ-ресурсах, при котором компоненты заменяются, а не изменяются.

ПоискСеть

• восточно-западный трафик

  Трафик Восток-Запад в контексте сети — это передача пакетов данных с сервера на сервер в центре обработки данных.

• CBRS (Гражданская широкополосная радиослужба)

  Служба широкополосной радиосвязи для граждан, или CBRS, представляет собой набор операционных правил, заданных для сегмента общего беспроводного спектра и …

• частный 5G

  Private 5G — это технология беспроводной сети, которая обеспечивает сотовую связь для случаев использования частных сетей, таких как частные …

ПоискБезопасность

• Что такое модель безопасности с нулевым доверием?

  Модель безопасности с нулевым доверием — это подход к кибербезопасности, который по умолчанию запрещает доступ к цифровым ресурсам предприятия и …

• RAT (троянец удаленного доступа)

  RAT (троян удаленного доступа) — это вредоносное ПО, которое злоумышленник использует для получения полных административных привилегий и удаленного управления целью . ..

• атака на цепочку поставок

  Атака на цепочку поставок — это тип кибератаки, нацеленной на организации путем сосредоточения внимания на более слабых звеньях в организации …

ПоискCIO

• пространственные вычисления

  Пространственные вычисления в широком смысле характеризуют процессы и инструменты, используемые для захвата, обработки и взаимодействия с трехмерными данными.

• Пользовательский опыт

  Дизайн взаимодействия с пользователем (UX) — это процесс и практика, используемые для разработки и внедрения продукта, который будет обеспечивать положительные и …

• соблюдение конфиденциальности

  Соблюдение конфиденциальности — это соблюдение компанией установленных правил защиты личной информации, спецификаций или …

SearchHRSoftware

• Поиск талантов

  Привлечение талантов — это стратегический процесс, который работодатели используют для анализа своих долгосрочных потребностей в талантах в контексте бизнеса . ..

• удержание сотрудников

  Удержание сотрудников — организационная цель сохранения продуктивных и талантливых работников и снижения текучести кадров за счет стимулирования …

• гибридная рабочая модель

  Гибридная рабочая модель — это структура рабочей силы, включающая сотрудников, работающих удаленно, и тех, кто работает на месте, в офисе компании…

SearchCustomerExperience

• CRM (управление взаимоотношениями с клиентами) аналитика

  Аналитика CRM (управление взаимоотношениями с клиентами) включает в себя все программные средства, которые анализируют данные о клиентах и ​​представляют…

• разговорный маркетинг

  Диалоговый маркетинг — это маркетинг, который вовлекает клиентов посредством диалога.

• цифровой маркетинг

  Цифровой маркетинг — это общий термин для любых усилий компании по установлению связи с клиентами с помощью электронных технологий.

Что такое крутизна?

Ответить

Проверено

168.4k+ просмотров

Подсказка: Это электрическая характеристика, связывающая ток, протекающий через выход, и напряжение, возникающее на входе электрической цепи/устройства. Это также известно как взаимная проводимость. Взаимное сопротивление дает проводимость. Обычно используется для цепей постоянного тока.

Используемая формула:
${g_m} = \dfrac{{\Delta {I_{out}}}}{{\Delta {V_{in}}}}$, где ${g_m}$ обозначает крутизну, ( м для взаимных), $\Delta {I_{out}}$ обозначает ток через выход, а $\Delta {V_{in}}$ представляет входное напряжение.

Полный пошаговый ответ:
Крутая проводимость – это отношение тока, протекающего через выход, к напряжению, возникающему на входе электрической цепи/устройства. Крутая проводимость рассчитывается по уравнению

9{\dfrac{{{v_{BE}}}}{{{v_T}}}}}\]

${g_m} = \dfrac{{{I_C}}}{{{V_T}}}$, где ${I_C}$ — постоянный ток коллектора в точке Q, а ${V_T}$ — тепловое напряжение.

Это крутизна биполярного транзистора (BJT).
Для полевого транзистора крутизна — это отношение изменения тока стока к изменению напряжения затвора на произвольном малом интервале на графике кривой зависимости тока стока от напряжения затвора.

Транскондуктивный усилитель выдает ток, пропорциональный входному напряжению. Транскондуктивный усилитель обычно известен как источник тока, управляемый напряжением.

Примечание. Единицей измерения крутизны в системе СИ является сименс, который обычно обозначается символом $S$. 1 сименс равен 1 ампер на вольт. Измерение крутизны обычно используется в отношении номиналов электронных ламп, а также некоторых электронных устройств.

Недавно обновленные страницы

Большинство эубактериальных антибиотиков получают из биологии Rhizobium класса 12 NEET_UG

Саламиновые биоинсектициды были извлечены из биологии класса A 12 NEET_UG

Какое из следующих утверждений относительно бакуловирусов класса 12 по биологии NEET_UG

Канализационные или городские канализационные трубы не должны быть непосредственно отнесены к классу 12 по биологии NEET_UG

Очистка сточных вод выполняется микробами A.