Elektronika W Zad cz 2
3

w Clążyaiki - ELEKTRONIKA W ZADANIACH Cięli 3 Analiza malojygnalowa układów półprzewodnikowych

prądy i_a i i'*, rozwiązanie ogólne (patrz równanie W3.42) przybiera postać dwu równań:

(W3.43)

(W3.44)

Te dwa równania, uzupełnione o dwie zależności dla obwodów zewnętrznych: u. =e-i.R,    (W3.45)

u„~~h^RL    czyli    i_b = -u_bY_L    (W3.46)

pozwalają na obliczenie czterech niewiadomych, tzn. napięć u„ i u_b oraz prądów i„ i i*,, a dzięki temu także wiążących te zmienne podstawowych wielkości charakterystycznych układu. Wzory te zostały poniżej zestawione w tabeli W3.7.

Tabela W3.7

Wielkości charakterystyczne liniowego n-bicgunnika z rysunku W3.16 _opisanego macierzą admitancyjną |V|_

L.p.	Wielkość	Definicja			Zależność
1	Transmitancja napięciowa	* ua			ZA* Z 1.^01 ^+^aa.bb
2	Transmitancja napięciowa w stanie biegu jałowego (bez obciążenia)				bab A.
3	Transmitancja prądowa	*,.A=A			A,,/, Z/.A +Ay,
4	Transmitancja prądowa w stanie zwarcia wyjścia	*/ =	Al	z,=0	A A i*
5	Impedancja wejściowa	_ ^Un Z = —			ZtAoa + A^ w, ZłA + Am
6	Impedancja wejściowa w stanie biegu jałowego	z° =		z,=“	A A
7	Impedancja wejściowa w stanie zwarcia wyjścia	Z’ = we	(V . ^Z°	zt=o	A00. w, A,*
8	Impedancja wyjściowa	=f| --u s N			2,AW + A„jJk) Z,A + Aoa
9	Transmitancja napięciowo-prądowa	M=^-			ZrA^ ZłA + Aw,
10	Transmitancja prądowo-napięciowo	N = ± = -±-«. ««			A* ^no
II	Napięcie wyjściowe w stanie biegu jałowego (bez obciążenia)	*0 ~ (^WA )zi			Z,A + A„

W charakterze przykładu wyprowadźmy tutaj tylko najważniejszą zależność (podaną w tabeli jako zależność Nr 2) opisującą transmitancję napięciową (wzmocnienie

w CiąryAsk. ELEKTRONIKA W ZADANIACH Część 3 Analiza małosygnałowa układów półprzewodnikowych

L

powered by

Mi siol

^,,7vii

napięciowe) układu w stanie biegu jałowego, tzn. bez obciążenia (dl Yl = 0). Z zależności W3.43 i W3.44 dla = 0 mamy kolejno:

(W3.47), oraz    “*=%»»    (W3.48)

A    A

Dzieląc dwie ostatnie zależności stronami uzyskujemy:

(W3.49)

Będzie to zależność stosowana w prezentowanych zadaniach najczęściej, nawet wtedy gdy układ jest w rzeczywistości obciążony, gdyż zawsze można rezystancję obciążenia R_L (ogólniej: impedancję Z_L) włączyć do macierzy układu (co nie powoduje zwiększenia jej stopnia, czyli liczby węzłów) i wykorzystać ten wzór jako prostszy.

W3.6 Podsumowanie - omówienie dwu metod postępowania

Podane w niniejszym wprowadzeniu informacje pozwalają na sformułowanie dwu metod postępowania przy analizie małosygnałowej układów półprzewodnikowych.

W obydwu przypadkach dla analizowanego układu rysujemy najpierw schemat zastępczy dla składowej zmiennej. O złożoności takiego schematu decyduje liczba jego ..węzłów”, tzn. punktów w których napięcie względem zacisku wspólnego (masy układu) może się zmieniać. Na takim schemacie:

•    punkty podłączone do stałych napięć zasilających należy połączyć z zaciskiem masy (w punkcie o potencjale stałym składowa zmienna ma wartość zerową, a rezystancja wewnętrzna idealnej SEM odpowiada zwarciu);

•    stałe SPM należy rozewrzeć (składowa zmienna prądu dla stałej SPM ma wartość zerową, a rezystancja wewnętrzna jest nieskończona);

•    rezystory pojawiają się na schemacie z zachowaniem swoich wartości;

•    diody, diody Zenera i diody świecące (LED) pojawiają się jako odpowiednie rezystancje dynamiczne wynikające z nachylenia charakterystyki diody w punkcie pracy. Diody nie przewodzące będziemy najczęściej traktować jako przerwę w obwodzie (lub bardzo dużą rezystancję zaporową);

•    kondensatory są często wykorzystywane dla zapewnienia zwarcia pomiędzy dwoma zaciskami dla składowej zmiennej tam. gdzie zwarcie takie jest niepożądane dla prądu stałego. W takich przypadkach w temacie zadania pojawia się stwierdzenie w rodzaju: „pojemność kondensatora jest na tyle dużą że dla częstotliwości sygnału zmiennego można traktować kondensator sprzęgający jako zwarcie”. W pozostałych przypadkach należy uwzględniać ich admitancję symboliczną (/coC) lub operatorową (sC), w zależności od potrzeby, tzn. w zależności od tego czy obliczamy transmitancję symboliczną czy operatorową

•    indukcyjności uwzględnia się także w zależności od potrzeb jako admitancję symboliczne (1 IjcoL) lub operatorowe (1/sL).

W każdej z omawianych dwu metod (patrz zadania czwartej części zbioru):

□ podstawiając dla elementów biernych (kondensatorów, cewek) wartości ich admitancji symbolicznych Y(jco) uzyskujemy rozwiązania dla pobudzeń sinusoidalnych, które są przydatne np. do analizy' charakterystyk częstotliwościowych układów;

-27-