Входное сопротивление биполярного транзистора: параметры и особенности расчета

Что такое входное сопротивление биполярного транзистора. Как рассчитать входное сопротивление усилителя на биполярном транзисторе. От каких факторов зависит входное сопротивление биполярного транзистора. Какие параметры влияют на входное сопротивление биполярного транзистора.

Что такое входное сопротивление биполярного транзистора

Входное сопротивление биполярного транзистора — это отношение изменения напряжения на входе транзистора к вызванному им изменению входного тока при постоянном выходном напряжении. Данный параметр характеризует способность транзистора потреблять входной ток при подаче входного напряжения.

Входное сопротивление является важной характеристикой биполярного транзистора, определяющей его поведение в электрических цепях. От величины входного сопротивления зависит эффективность передачи сигнала от источника к транзистору.

Расчет входного сопротивления для различных схем включения транзистора

Входное сопротивление биполярного транзистора существенно зависит от схемы его включения. Рассмотрим основные варианты:

Схема с общим эмиттером

Для схемы с общим эмиттером входное сопротивление определяется формулой:

R_вх = βr_э

где β — коэффициент усиления транзистора по току, r_э — дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода.

Схема с общим коллектором

В схеме с общим коллектором входное сопротивление выше и рассчитывается как:

R_вх = β(R_э + r_э)

где R_э — сопротивление в цепи эмиттера.

Схема с общей базой

Входное сопротивление схемы с общей базой минимально среди всех схем включения и равно:

R_вх = r_э

Факторы, влияющие на входное сопротивление биполярного транзистора

На величину входного сопротивления биполярного транзистора оказывают влияние следующие факторы:

• Режим работы транзистора (активный, насыщения, отсечки)
• Температура полупроводникового кристалла
• Частота входного сигнала
• Тип и параметры транзистора
• Схема включения транзистора
• Напряжение и ток смещения

Зависимость входного сопротивления от режима работы транзистора

Входное сопротивление биполярного транзистора существенно меняется в зависимости от режима его работы:

• В активном режиме входное сопротивление максимально
• В режиме насыщения входное сопротивление снижается
• В режиме отсечки входное сопротивление стремится к бесконечности

Это связано с изменением проводимости эмиттерного перехода в разных режимах работы транзистора.

Влияние температуры на входное сопротивление биполярного транзистора

С ростом температуры полупроводникового кристалла входное сопротивление биполярного транзистора уменьшается. Это обусловлено следующими факторами:

• Увеличение концентрации носителей заряда в полупроводнике
• Снижение контактной разности потенциалов p-n переходов
• Уменьшение подвижности носителей заряда

Температурная зависимость входного сопротивления должна учитываться при проектировании усилительных каскадов на биполярных транзисторах.

Частотная зависимость входного сопротивления транзистора

С ростом частоты входного сигнала входное сопротивление биполярного транзистора уменьшается. Это связано со следующими эффектами:

• Проявление емкостных свойств эмиттерного перехода
• Уменьшение коэффициента усиления транзистора на высоких частотах
• Влияние паразитных емкостей корпуса и выводов транзистора

На высоких частотах входное сопротивление может снизиться в несколько раз по сравнению с низкочастотным значением.

Особенности расчета входного сопротивления усилителей на биполярных транзисторах

При расчете входного сопротивления усилительных каскадов на биполярных транзисторах необходимо учитывать следующие особенности:

• Влияние элементов обратной связи в схеме
• Входное сопротивление последующих каскадов усиления
• Параллельное включение входных сопротивлений нескольких транзисторов
• Наличие согласующих цепей на входе усилителя

Точный расчет входного сопротивления усилителя требует анализа эквивалентной схемы с учетом всех влияющих факторов.

Методы измерения входного сопротивления биполярных транзисторов

Для практического определения входного сопротивления биполярных транзисторов применяются следующие методы:

• Метод вольтметра-амперметра
• Мостовой метод
• Резонансный метод
• Импульсный метод

Выбор конкретного метода зависит от требуемой точности измерений, частотного диапазона и других факторов. Наиболее простым является метод вольтметра-амперметра.

Входное и выходное сопротивления усилителя (БТ, BJT)

1. Радиоэлектроника
2. Схемотехника
3. Основы электроники и схемотехники
4. Том 3 – Полупроводниковые приборы

1. Книги / руководства / серии статей
2. Основы электроники и схемотехники. Том 3. Полупроводниковые приборы

Добавлено 26 января 2018 в 06:04

Входное сопротивление усилителя значительно варьируется в зависимости от конфигурации схемы, как показано на рисунке ниже. Оно также зависит от смещения. Здесь не учитывается, что входной импеданс является комплексной величиной и зависит от частоты. Для схем с общим эмиттером и общим коллектором он равен сопротивлению базы, умноженному на коэффициент β. Сопротивление базы по отношению к транзистору может быть как внутренним, так и внешним. Для схемы с общим коллектором:

\(R_{вх} = \beta R_Э\)

Для схемы с общим эмиттером немного сложнее. Нам необходимо знать внутреннее сопротивление эмиттера r_Э. Оно вычисляется по формуле:

\(r_Э = KT/I_Э m\)

где

• K=1. 38×10-23 Дж·К−1 – постоянная Больцмана;
• T – температура в Кельвинах, берем ≅300;
• IЭ – ток эмиттера;
• m – для кремния изменяется от 1 до 2.

\(r_Э = 0,026 В/I_Э = 26 мВ/I_Э\)

Таким образом, R_вх для схемы с общим эмиттером равно:

\(R_{вх} = \beta r_{Э}\)

Например, входное сопротивление усилителя на транзисторе с β = 100, на схеме с общим эмиттером и смещением 1 мА равно:

\(r_Э = 26 мВ/ 1 мА = 26 \;Ом\)

\(R_{вх} = \beta r_Э = 100 \cdot 26 = 2600 \;Ом\)

Для более точного определения R_вх для схемы с общим коллектором необходимо учитывать R_Э:

\(R_{вх} = \beta (R_Э + r_Э)\)

Формула выше также применима и для схемы с общим эмиттером с резистором эмиттера.

Входной импеданс схемы с общей базой равен R_вх = r_Э.

Высокий входной импеданс схемы с общим коллектором согласовывается с источниками с высоким выходным сопротивлением. Одним из таких источников с высоким импедансом является керамический микрофон. Схема с общей базой иногда используется в RF (радиочастотных) схемах для согласования с источником с низким импедансом, например, с коаксиальным кабелем 50 Ом. С источниками со средним импедансом хорошо согласуется схема с общим эмиттером. Примером может служить динамический микрофон.

Выходные сопротивления трех основных типов схем приведены на рисунке ниже. Средний выходной импеданс схемы с общим эмиттером сделал ее самой популярной в использовании. Низкое выходное сопротивление схемы с общим коллектором хорошо подходит для согласования, например, для бестрансформаторного соединения с 4-омным динамиком.

Характеристики схем усилителей на биполярных транзисторах

Подведем итоги

Смотрите рисунок выше.

Оригинал статьи:

• Amplifier Impedances

Теги

Биполярный транзисторВходной импедансВыходной импедансКаскад с общей базойКаскад с общим коллектором Каскад с общим эмиттеромКаскодный усилительКоэффициент усиления по напряжениюКоэффициент усиления по токуОбучениеЭлектроника

Назад

Оглавление

Вперед

На сайте работает сервис комментирования DISQUS, который позволяет вам оставлять комментарии на множестве сайтов, имея лишь один аккаунт на Disqus. com.

В случае комментирования в качестве гостя (без регистрации на disqus.com) для публикации комментария требуется время на премодерацию.

Входное сопротивление биполярного транзистора в режиме малого сигнала

отношение изменения напряжения на входе к вызвавшему его изменению входного тока в режиме короткого замыкания по переменному току на выходе транзистора.

Научные статьи на тему «Входное сопротивление биполярного транзистора в режиме малого сигнала»

По данному критерию транзисторы подразделяются на транзисторы большой, средней и малой мощности….
очень мал), что определяет высокое входное сопротивление каскадов на них, что способствует устранению…
Основными параметрами этого типа транзисторов являются: входное сопротивление, максимально допустимы…
моменты прохождения переменного сигнала через рабочую точку при статическом режиме его функционирования. ..
Входное сопротивление каскада транзистора намного больше, чем выходное сопротивление.

Статья от экспертов

Биполярные транзисторы….
Существует несколько режимов работы биполярных транзисторов: нормальный активный (переход эмиттер-база…
Преимуществами данной схемы подключения являются большое входное и малое выходное напряжение, а к недостаток…
малого потребления)….
Из-за низкого сопротивления в открытом состоянии полевые транзисторы нашли применение в оконечных каскадах

Статья от экспертов

Еще термины по предмету «Электроника, электротехника, радиотехника»

Разрядник вентильный (Valve-typc arrester)

вентильный разрядник; устройство для замыкания электрических цепей, предназначенное для защиты электрооборудования сетей переменного тока от различных перенапряжений; представляет собой ряд искровых промежутков, последовательно с которыми включены резисторы, сопротивление которых зависит от напряжения.

Схема замещения электрического или электромагнитного устройства (Equivaleot circuit of electrical and electromagnetic equipment)

графическое изображение электрической или магнитной цепи, токи и напряжения или магнитные потоки в которой совпадают (с оnределённой точностью) с токами и напряжениями или магнитными потоками в определённых частях или участках реальных электрических, электромагнитных устройств и приборов.

Формирователь импульсов управления (драйвер) (Driver)

драйвер силового управляемого ключа; схема, формирующая сигнал, подаваемый на управляющий электрод (базу, затвор) управляемого ключа (вентиля) и обеспечивающий его включение (выключение) драйвер

• Входная полная проводимость биполярного транзистора в режиме малого сигнала
• Входное сопротивление биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером в режиме большого сигнала
• Выходная полная проводимость биполярного транзистора в режиме малого сигнала
• Коэффициент передачи тока биполярного транзистора в режиме малого сигнала
• Коэффициент обратной связи по напряжению биполярного транзистора в режиме малого сигнала
• Полная проводимость обратной передачи биполярного транзистора в режиме малого сигнала
• Полная проводимость прямой передачи биполярного транзистора в режиме малого сигнала
• Входная емкость биполярного транзистора
• Сопротивление базы биполярного транзистора
• Биполярный транзистор
• Биполярный сигнал
• Входное сопротивление
• Коэффициент отражения входной цепи биполярного транзистора
• Время включения биполярного транзистора
• Время выключения биполярного транзистора
• Время задержки для биполярного транзистора
• Время нарастания для биполярного транзистора
• Время рассасывания для биполярного транзистора
• Время спада для биполярного транзистора
• Выходная емкость биполярного транзистора

Смотреть больше терминов

Повышай знания с онлайн-тренажером от Автор24!

1. Напиши термин
2. Выбери определение из предложенных или загрузи свое
3. Тренажер от Автор24 поможет тебе выучить термины с помощью удобных и приятных карточек

Каково фактическое входное сопротивление транзистора BJT (особенно схемы усилителя)?

спросил 1 год, 5 месяцев назад

Изменено 6 месяцев назад

Просмотрено 2к раз

\$\начало группы\$

Что означает входное сопротивление биполярного транзистора? Почему его значение равно отношению входного напряжения к току базы в схеме с общим эмиттером?

Насколько мне известно, в схеме усилителя трансформатор используется для возбуждения сигнала в цепи. Почему существует сопротивление, которое мы называем входным сопротивлением? Действительно ли это сопротивление проводов?

В моей школьной программе нас учат проводам без сопротивления, поэтому я думаю, что предыдущий вопрос не имеет смысла. Я мог понять, что выходное сопротивление может относиться к совершенно другой схеме, с помощью которой усиленный сигнал может использоваться, например, для усиления звука, но почему существует входное сопротивление?

Почему входное сопротивление равно отношению входного напряжения к базовому току? Если мы используем закон Кирхгофа в петле база-эмиттер, то не должно ли это быть похоже на $$I_B×R_{in}+V_{напряжение перехода база-эмиттер}=V_{BE}+V_{in}$$

Как \$R_{in}=V_{in}/I_B\$?

Если возможно, сообщите мне также, почему коэффициент усиления по току и коэффициент усиления по току транзистора считаются постоянными.

\$\конечная группа\$

2

\$\начало группы\$

Почему входное сопротивление представляет собой отношение входного напряжения к базовому току?

Потому что именно так оно определено, а малосигнальное (приращение) входное сопротивление при рабочем напряжении представляет собой отношение небольшого изменения входного напряжения к рабочему напряжению, деленное на соответствующее изменение базового тока. Это комбинированный эффект \$R_{\rm IN}\$ и перехода база-эмиттер.

\$\конечная группа\$

2

\$\начало группы\$

Биполярные переходные транзисторы не имеют входного сопротивления.

Входное сопротивление может быть определено для портов n-портовых сетей, таких как конфигурация с общим эмиттером, которую вы показали, с двумя терминалами, подключенными к \$V_{in}\$, являющимися одним таким портом. Если к такому порту подключить идеальный источник напряжения \$V_{in}\$, что приведет к протеканию тока \$I_{in}\$, входное сопротивление составит определил как

$$ R_{in} := \frac{V_{in}}{I_{in}}.$$

Применив к вашей схеме с общим эмиттером, мы получаем \$ R_{in} = V_{in} / I_B \$.

Для входов постоянного тока \$R_{in}\$ сильно зависит от \$V_{in}\$ (в данном случае) — входное сопротивление будет большим для напряжений ниже прямого напряжения BE-диода и очень низким для напряжения выше прямого напряжения. Вы называете это входным сопротивлением большого сигнала .

При использовании в качестве усилителя сместите биполярный транзистор соответствующим образом постоянным напряжением, чтобы перевести его в линейную область и наложить небольшой сигнал переменного тока, который нужно усилить. В данном случае представляет интерес входное сопротивление малого сигнала \$r_{in}\$. Вы можете рассчитать \$r_{in}\$ из слабосигнальной модели биполярного транзистора и различных параметров транзистора, которые могут зависеть от условий смещения. Любой учебник по BJT или схемам усилителя должен охватывать это.

Что касается вашей электрической схемы: я думаю, что она вводит в заблуждение. \$R_{in}\$, вероятно, не должно быть там. Он зависит от напряжения и, следовательно, не является фактическим резистором, и если бы вы считали его резистором, зависящим от напряжения, он также включал бы диод BE.

Относительно коэффициента усиления по току (с общим эмиттером) \$\beta\$: он примерно постоянен только в линейной области биполярного транзистора. (Если бы это было не так, не было бы линейной области, так что это просто тавтология.)

\$\конечная группа\$

2

\$\начало группы\$

В техническом описании транзистора 2N3904 есть график его типичного входного импеданса в зависимости от тока коллектора:

\$\конечная группа\$

1

\$\начало группы\$

Существует путаница в отношении термина Рин.

Когда фиксированный резистор Rin, как показано на схеме, является частью вопроса, отношение Vin/In НЕ идентично этому резистору Rin.

1.) Общее входное сопротивление цепи по постоянному току равно сумме Rin плюс отношение постоянного тока Vbe/Ib. Только последняя часть суммы представляет собой входное сопротивление постоянного тока «транзистора».

Комментарий : Когда мы говорим о входном сопротивлении транзистора (или полной схемы), в большинстве случаев мы имеем в виду входное сопротивление переменному току rin.

2.) Входное сопротивление переменного тока показанной схемы составляет rin=(Rin + hie) .

Термин hie представляет собой входное сопротивление переменного тока в базовом узле. Это сопротивление идентично наклону входной характеристики Ib=f(Vbe).

Этот наклон равен hie=Vt/Ib .

Также можно рассчитать по соотношению (коэффициент усиления по току)/(крутизна): hie=hfe/gm .

\$\конечная группа\$

2

\$\начало группы\$

Входное сопротивление транзистора переменному току = dVbe/dIb = re(1 + beta), где re = dVbe/dIe = 25 мВ/Ie (при 25°C).

re — собственное сопротивление эмиттера, также известное как динамическое сопротивление эмиттера.

Входное сопротивление переменного тока всей цепи = Rin + re(1 + beta).

Beta = hFE, коэффициент усиления транзистора по току = Ic/Ib

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Вот часть таблицы данных Fairchild 2N3904:

\$\конечная группа\$

1

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

.

транзисторов — Как найти входное сопротивление усилителя с общим эмиттером?

\$\начало группы\$

Как найти входное сопротивление этого усилителя с общим эмиттером?

\$V_{CC}\$ должен находиться на вершине \$R_5\$. Я забыл, как сделать анализ, чтобы найти входное сопротивление. Вход идет через блокировочный конденсатор \$C_8\$, выход выходит через коллектор NPN.

• транзисторы
• усилитель
• бджт
• сопротивление
• общий эмиттер

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

\$V_{CC}\$ — это заземление слабого сигнала, поэтому \$R_3\$ подключено к заземлению слабого сигнала вместе с \$R_4\$ (и, следовательно, они параллельны друг другу). Это сопротивление параллельно сопротивлению базы транзистора, равному \$r_{\pi} + (\beta + 1)Z_E\$, где \$Z_E = R_6 \parallel C_{19}\$. Это полное сопротивление последовательно с \$C_8\$. Итого:

$$Z_{\text{in}} = \frac{1}{sC_8} + R_3 \parallel R_4 \parallel \left(r_{\pi} + (\beta + 1)\frac{R_6} {sR_6C_{19}+1}\right)$$

Обычно на интересующих частотах конденсаторы можно рассматривать как короткое замыкание, и в этом случае \$Z_E = 0\$, а входное сопротивление упрощается до

$$ Z_{\text{in}} = R_3 \параллельно R_4 \параллельно r_{\pi}$$

\$\конечная группа\$

2

\$\начало группы\$

Самое простое решение применимо только к частотам выше частот среза высокочастотных эффектов, вызванных C8, а также C19. В данном случае это просто Zin=R3||R4||rbe . Динамическое сопротивление rbe идентично параметру слабого сигнала hie (или h21), и мы имеем rbe=hfe/gm=beta/gm (beta: коэффициент усиления по току; gm: крутизна в выбранной точке смещения).