5. Nastavení pracovního bodu nelineárního dvojbranu

vstupní charakteristika při ,

výstupní charakteristika při ,

převodní proudová charakteristika při ,

převodní napěťová charakteristika při ,

zobrazené na obr. 5.1. Není-li tranzistor buzen střídavým signálem, tj. je-li nastaven pouze do klidového pracovního bodu, platí pro vstupní a výstupní veličiny dvojbranu

Obr. 5.1 Statické charakteristiky a parametry nelineárního dvojbranu

, , , .

Statický model bipolárního tranzistoru je popsán stejnosměrnými rovnicemi s H parametry, které jsou definovány v libovolném bodě s nenulovou hodnotou příslušné statické charakteristiky, tudíž i v pracovním bodě P či přesněji v pracovních bodech jednotlivých charakteristik

,

.

Statické H parametry definované provozními stavy dvojbranu, jejichž charakteristiky jsou zobrazené na obr. 5.1 čerchovanými polopřímkami (sečnami) jsou dány

- vstupní stejnosměrný odpor nakrátko,

- zpětný stejnosměrný napěťový přenos naprázdno,

- zpětný stejnosměrný proudový přenos nakrátko,

- výstupní stejnosměrná vodivost naprázdno.

Poznamenejme, že v odborné literatuře se stejnosměrné parametry většinou označují malým písmenem h, když se k jejich indexu přidávají kvůli rozlišení podle zapojení tranzistoru velká písmena E, C, B. Příkladem je značení stejnosměrného proudového zesilovacího činitele v zapojení SE .

• Diferenciální parametry tranzistoru

Diferenciální (střídavé) parametry tranzistoru jsou definovány pro malé změny signálu v okolí pracovního bodu, které působí jeho pohyb v síti parametrických statických charakteristik, viz obr. 5.11. Tranzistor modelujeme soustavou nelineárních diferenciálních rovnic. Zanedbáme-li vliv parazitních parametrů tranzistoru, nebudou vztahy mezi obvodovými veličinami obsahovat časové změny a vystačíme tak pouze se soustavou obyčejných nelineárních rovnic dvojbranu či jeho charakteristik. Soustava nelineárních rovnic je definována

,

a odpovídající blokové schéma dvojbranu na obr. 5.2.

Obr. 5.2 Blokové schéma nelineárního dvojbranu

Analytické řešení soustavy nelineárních rovnic či grafické řešení nelineárních charakteristik je složité, a proto se ho snažíme zjednodušit tím, že nelineární funkce , či charakteristiky linearizujeme v okolí pracovního bodu P, což je v praxi dostatečně přesný způsob řešení obvodu právě pro malé změny obvodových veličin. Poznamenejme, že jsou-li tyto změny teoreticky infinitezimálně (nekonečně) malé, můžeme je popsat diferenciály .

Grafická linearizace spočívá v nahrazení křivočarých charakteristik v uvažovaném pracovním bodě P tečnami, viz obr. 5.3. Analytická linearizace je založena na diferenciaci soustavy nelineárních rovnic dvojbranu v okolí pracovního bodu P (totální diferenciál), díky které získáme diferenciály (míry změn) závislých veličin dvojbranu du1 a di2 jako funkci infinitezimálně malých změn nezávislých veličin dvojbranu di1 a du2, takže platí