¿El parámetro híbrido-pi es realmente equivalente a (beta + 1) * re?

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Estoy leyendo un libro sobre amplificadores de realimentación en este momento y hace un uso integral de un modelo híbrido-pi simplificado. Un parámetro que sigue apareciendo es hie y siempre he considerado que esto es equivalente a $$ \ left (\ beta + 1 \ right) * re $$ en el modelo de transistor y también por una buena razón: pregunta anterior stackexchange y aquí (página 12) .

Sin embargo, lo que es confuso es el tamaño de las resistencias "típicas" dadas a hie (si tienes la suerte de encontrarlo): 1k a 10K . De Verdad? Veamos un ejemplo, utilizando ese hFE clásico de 100 y un Ie de 50 mA. $$ 101 * \ frac {26mV} {50mA} \ approx 52 \ Omega $$

Claramente me estoy perdiendo algo, porque esas cifras no se comparan en absoluto. En este hilo un corresponsal hace que el mismo punto (que las resistencias de entrada reales son mucho más pequeñas). Sin embargo, hay una sugerencia de que tal vez hie sea un parámetro de CA de pequeña señal que sea distinto del modelo híbrido-pi y me pregunto si las ecuaciones equivalentes del nuevo modelo son correctas.

¿Alguien puede aclararme esto? ¿Está justificada la ecuación comparable y por qué esos valores típicos están tan fuera de control?

    
pregunta Buck8pe

3 respuestas

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\ $ Hybrid ~ Modelo \ $

más complejo

\ $ h_ {ie} = \ dfrac {\ delta V_ {BE}} {\ delta I_B} @Q_ {point} \ $ Esta es la impedancia de entrada de señal pequeña. Este es un producto de la ganancia de corriente dinámica y muchas variables. \ $ h_ {ie} \ $ está normalmente en el rango kΩ para corrientes lineales bajas. El transistor tiene una ganancia de corriente continua de \ $ \ beta = H_ {fe} \ $ y una ganancia de corriente alterna más pequeña de \ $ h_ {fe} \ $.

Más simple \ $ r_e ~ Modelo \ $

-simpler model    para uso de DC a media frecuencia con solo 2 variables \ $ h_ {fe} \ $ y temperatura.

Vt = γ = kT / q como el voltaje térmico con la temperatura. T [° K] y k = constante y carga de Boltzman, q
 Vt = 26 mV a 30 ° C, 25 mV a 20 ° C

\ $ r_e = V_t / I_e ~~~~ \ $ [Ω = mV / mA] mientras que \ $ r_e \ $ está típicamente en el rango de 10 ~ 70 ohmios.

desde \ $ I_e = I_c + I_b ~, ~~ ~ I_c = βI_b ~, ~~ I_e / I_b = (β + 1) \ $

\ $ h_ {ie} = (β + 1) r_e \ $

ref's

Berkeley
Universidad de Ciencia y Tecnología Electrónica de Xi'an

Otras cosas

Ahora, si tuviéramos que agregar una resistencia de emisor Re = 100Ω;

\ $ r_e = 50, ~~ Z_ {en (f)} = β * [r_e + Ze (f)] = 100 * (50 + 100) = 15kΩ \ $

Pero si Vce está saturado como un interruptor, β cae a 10-20 y Zin (f) cae al 10% del valor anterior.

Cuando Vbe se satura esto se vuelve más lineal y depende del tamaño de la unión PN inverso a Pd de la unión diodo. Pero sabemos que Ic se duplica por cada aumento de 17 mV en Vbe si a una temperatura constante.

Pero considere cuando Vbe está saturado y considere solo diodos sin ganancia actual.

Yo generalizo esto / $ r_e ~ / $ como ESR ~ 1 / Pd, por lo que una conexión de 20 mW es de 50 Ohms, un LED de 65mW de 16 Ohms, un LED de 1W de 0.5 a 1 Ohm a 85 ° C pero debido a las tolerancias de este generalmente es de +/- 25% typ y +/- 50% en el peor de los casos sobre temp.

El diseño térmico afecta esto al igual que el aumento de temperatura, por lo que generalmente las piezas SMD para ESR = k / Pd (max) k son caídas de 1 a 0.5 y los mejores diodos de potencia térmica a granel son k = 0.25.

No encontrarás esto en hojas de datos o libros de texto, pero es mi observación de hacer más de miles de dispositivos.

Se puede hacer lo mismo para el valor Rce cuando se utiliza un transistor como interruptor.

Vce / Ice está saturado Vce (sat) @ espec. I, entonces puede esperar un valor Rce similar a un diodo de potencia Rce = x / Pd pero depende del diseño del chip y la capacidad térmica. así que k tiene una tolerancia más amplia y un desplazamiento que depende de las diferencias de dopaje de BE-CB, pero x = 0.25 a 1 es un buen ajuste desde el transistor de potencia SMD a los transistores plásticos de pequeña señal.

    
respondido por el Tony EE rocketscientist
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Para ser más precisos, \ $ h_ {ie} \ $ no es estrictamente equivalente a \ $ (\ beta + 1) r_e \ $.

\ $ h_ {ie} \ $ también conocido como \ $ h_ {11} \ $ proviene directamente de una teoría de red de dos puertos. Donde tratan el transistor como una caja negra. enlace

Por otra parte, el \ $ r_e \ $ viene directamente de las ecuaciones de Shockley.

Pero a pesar de este cálculo manual, estamos usando esta aproximación

\ $ h_ {ie} \ approx r_ \ pi = (\ beta + 1) r_e \ $ en análisis de señal pequeña (cuando BJT trabaja en región lineal / activa).

Pero BJT también tiene algunas "reales" resistencias "integradas en" las terminales de BJT.

La resistencia de expansión de base (\ $ r_ {bb} \ $)

> (figura 5)

Y "a granel" la resistencia del emisor alrededor de \ $ 0.5 \ Omega \ $ para BJT de señal pequeña.

    
respondido por el G36
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Aquí está mi comentario para el "re-modelo":

Hay dos características importantes de BJT:

(1) Ic = f (Vbe) . Esta es la relación exponencial fundamental de Shockleys. Para calcular la ganancia, la PENDIENTE de esta función es importante, y esta es la transconductancia gm = d (Ic) / d (Vbe) .

(2) Ib = f (Vbe) . Esta es la característica de entrada dinámica del BJT. La PENDIENTE de esta curva proporciona la inversa de la resistencia de entrada dinámica hie = d (Vbe) / d (Ib) .

(3) El producto de ambas expresiones es gm*hie=d(Ic )/d(Ib)=h21=beta.

(4) Por lo tanto: hie = beta / gm . Esta ecuación relaciona los parámetros BJT más importantes (a) resistencia de entrada dinámica, (b) ganancia actual y (c) transconductancia.

(5) Como podemos ver, no hay ningún elemento resistivo llamado "re" en absoluto.

En algunos libros, la transconductancia inversa se llama re = 1 / gm, sin embargo, esto es engañoso porque re = 1 / gm NO es un elemento resistivo (aunque tiene la unidad V / A = ohms). Es la transconductancia inversa, nada más y no debe llamarse "resistencia intrínseca del emisor" (este error se puede encontrar en algunos libros o documentos).

Por lo tanto, deberíamos usar la transconductancia gm solo (y NO re) - como la cantidad más importante y determinante de ganancia.

Comentario (explicación): la división de la tensión entre dos nodos por la corriente a través de estos dos nodos proporciona la resistencia entre los dos nodos (ley de Ohms). Sin embargo, esta definición NO se aplica a la cantidad re = 1 / gm = d (Vbe) / d (Ic), porque Vbe es el voltaje entre B y E, y Ic es la corriente a través de un tercer nodo (C).

    
respondido por el LvW

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