Elektronika W Zad cz 2 2

w Ciązynski - ELEKTRONIKA W ZADANIACH Częśó J Anuli/., mulosygnatowi układów półprzewodnikowych

Zadanie 3.9

Dla tranzystora polowego EMOS w pewnym punkcie pracy wyznaczono (dla konfiguracji WS) parametry malosygnałowe typu y o wartościach:

yn- 0 pS; yn = 0 pS; y_2/ = g_m = 2,0 mS_; yn = SJs = 15 pS Należy wyznaczyć wartości parametrów małosygnalowych y dla tego tranzystora pracującego w tym samym punkcie pracy, ale:

1.    w konfiguracji WG;

2.    w konfiguracji WD.

Rozwiązanie

Ad 1. Dla każdego tranzystora polowego w konfiguracji WG (np. dla tranzystora EMOS przedstawionego przykładowo na rysunku 3.9.1 obok) możemy zdefiniować macierz

współczynników admitancyjnych y jako:
			>..S >12,
	jd.		>21, >22r_

<3.9.1)

	WG '1 '2
	Tl (oj
U,=
	^:
^U*<3
^1	°r i

Rvs. 3.9.1

Jeśli w pełnej macierzy dla ogólnego przypadku włączenia tranzystora polowego (patrz równanie W3.34) skreślimy wiersz i kolumnę odpowiadające podłączonej’do masy bramce, to podstawiając uj = uj_g, u, = u_SK, oraz zmieniając kolejność zmiennych w wektorach prądów i napięć otrzymujemy:

V
jd.

>21+>22

•(>2. +>22)

>22 >22 .

(3.9.2)

Teraz możemy już porównać elementy macierzy z powyższego równania (3.9.2) z elementami macierzy z równania definicyjnego (3.9.1). Otrzymujemy wartości parametrów y_g wyrażone przez parametry y (podane dla konfiguracji WS). Podstawiając wartości liczbowe mamy:

>u, = >21 + >22 =    + 8d, =2,0 mS+15jiS =2,015 mS s g_m    (3.9.3)

>12, ^=-f>d. = -15p5    (3.9.4)

>2.z =-(>2i+>22)=-(X«    +«*)=-2,015 mS{=-g.,    (3.9.5)

>22„ =>22 =S„ =15p5    (3.9.6)

Ad 2. Dla każdego tranzystora polowego w konfiguracji WD (np. dla tranzystora EMOS przedstawionego przykładowo na rysunku 3.9.2 obok) możemy zdefiniować macierz współczynników admitancyjnych y jako:

MJ>.w	>12rf		(3.9.7)	0—:-*—r- Rys. 3.9.2
UJ L>21rf	>22d.	L«-J

Jeśli w pełnej macierzy dla ogólnego przypadku włączenia tranzystora polowego (patrz równanie W3.34) skreślimy wiersz i kolumnę odpowiadające podłączonemu do masy drenowi, to podstawiając u, = u_sj oraz u, = otrzymujemy:

0

.->21

0

>21+>22,

(3.9.8)

w Ciątytoki - ELEKTRONIKA W ZADANIACH Część 3 Analiza malcnygnalowa układów półprze wodni ko wycił

powered by

Mi sio!

Teraz porównując elementy macierzy z równania (3.9.8) z elementami równania definicyjnego (3.9.7) otrzymujemy wartości parametrów yj wyrażone przez parametry y (podane dla konfiguracji WS). Podstawiając wartości liczbowe mamy:

ttu =0    (3.9.9)

yxu=⁰    (3.9.10)

yiu=-yi\=-g«=-¹$mS    (3.9.11)

y₂u = >21 + yn = ««+«*= ²'0mS + !5łŁS = 2,015 mS s g_m    (3.9.12)

Rezystancja wyjściowa wzmacniacza

Od rezystancji wyjściowej wzmacniacza zależy zmniejszenie się napięcia

1 wyjściowego w wyniku przepływu prądu obciążenia, czyli: R_uy = (k_uh_1w-«_wvJ//_ł, a więc można ją obliczyć lub zmierzyć znając napięcie dla wzmacniacza nieobciążonego oraz napięcie i prąd wyjściowy przy obciążeniu. Na tym bazuje metoda pomiaru R„ przedstawiona na rysunku, wykorzystująca rezystor obciążający Ri.

Najpierw mierzymy woltomierzem V (o dużej rezystancji wewnętrznej) napięcie wyjściowe nieobciążonego wzmacniacza u_Ky°, czyli k_uu„ (dla Ri = <x>). Następnie włączamy rezystor dekadowy Ri i nastawiamy przy jego pomocy napięcie wyjściowe na połowę poprzedniej wartości. Oznacza to, żc połowa napięcia SEM równej k_uu_w w wyniku przepływu prądu odkłada się teraz na rezystancji wewnętrznej R.,_y. Wobec równości napięć na dwu rezystancjach mamy R*_y - Rl. Ponieważ R„_f wzmacniacza może zależeć od Rt należy (tylko w przypadku, gdy mamy R-, > 0) kontrolować, czy napięcie wejściowe podczas obydwu pomiarów napięcia wyjściowego pozostaje stałe (i ewentualnie je dostroić).

Jeśli nie dysponujemy rezystorem dekadowym pozwalającym na nastawienie połowy napięcia biegu jałowego wzmacniacza, możemy włączyć jako Rl jakikolwiek rezystor stały i na podstawie zmierzonej zmiany napięcia wyjściowego wyznaczyć wartość /?„, na drodze elementarnych obliczeń.

Wariantem tej metody jest pomiar napięcia wyjściowego nieobciążonego wzmacniacza oraz jego prądu zwarcia przy takim samym napięciu wejściowym h_w. W warunkach zwarcia (u_H>. = 0) cala SEM odkłada się na rezystancji wyjściowej i mamy «„,^p/    = R_uy. O ile nie zawsze możemy sobie

pozwolić na pomiar wykorzystujący tę zaieżność (nie każdy wzmacniacz wytrzymuje próbę zwarcia wyjścia), to takie podejście jest często stosowane przy obliczeniach R»_y.

-45-