Elektronika W Zad cz 2 4

w CiążyAski ELEKTRONIKA W ZADANIACH Część 3 Analiza mnłosygnałowa układóv. półprzewodnikowych

składowej zmiennej napięcia wyjściowego względem napięcia wejściowego o pól okresu, czyli o 180’ lub o ji radianów [bo-sin a = sin (180"+ a)].

Gdyby w temacie zadania podano h/₂ = 0 oraz h₂₂ = 0, wtedy wobec Ah_e = 0 z zależności 3.10.2 (patrz też uproszczony wzór na wzmocnienie napięciowe w prawej kolumnie tabeli W3.1) otrzymalibyśmy:

Jak widać uproszczenie modelu tranzystora (do postaci idealnego źródła prądowego, bez oddziaływania zwrotnego) prowadziłoby do zbyt optymistycznej oceny wartości wzmocnienia, przy czym dla podanych przykładowych wartości parametrów małosygnałowych różnica ta nie jest zbyt duża.

Ad 2. Rezystancję wejściową czwómika typu h, zastępującego tranzystor obliczamy korzystając z zależności podanej w tablicy W3.1 jako:

_ AĄ. ^+lhw^Yc _

*i ^22f⁺y_c

(3.10.3)

0,292 +1,45 kil-2 mS 3,19 ,_AOin

=-=-= 1,48 kil

0,16wtS + 2m5    2,16w5

Otrzymana wartość tylko nieznacznie odbiega od wartości 1,45 kii = hu, którą uzyskalibyśmy z zależności 3.10.3 gdyby w temacie zadania przyjęto hn = 0 oraz h₂₂ = 0 (patrz też uproszczona zależność dla rezystancji wejściowej podana w prawej kolumnie tabeli W3.1).

Poszukiwaną rezystancję wejściową wzmacniacza obliczamy jako równoległe połączenie rezystancji wejściowej czwómika i rezystancji polaryzacji bazy :

(3.10.4)

Ad 3. Zauważmy, że nasz wzmacniacz pracuje bez obciążenia użytkowego, czyli jego prąd wyjściowy jest równy zeru. Mowa o wzmocnieniu prądowym ma więc sens tylko wtedy, gdy potraktujemy rezystor Rc jako obciążenie (czyli prąd i_c jako prąd wyjściowy). Wzmocnienie prądowe czwómika typu h_e zastępującego tranzystor obliczamy jako:

h _ "ftjifłę -120-2mS

= -120—= -111 2,16

i | h_Uc + Y_c    0,16 mS + 2 mS

(3.10.5)

Tak więc uzyskujemy wartość bezwzględną wzmocnienia prądowego nieco tylko mniejszą od 120 = h₂i, którą uzyskalibyśmy gdyby w temacie zadania przyjęto hu = 0 oraz h₂₂ = 0 (patrz uproszczona zależność dla wzmocnienia prądowego w' prawej kolumnie tabeli W3.1).

W analizowanym układzie ze źródła sygnału zmiennego oprócz prądu wejściowego czwómika płynie jeszcze prąd. który jest tracony w rezystancji Rb- Z tego powodu wzmocnienie prądowe ulega pewnemu zmniejszeniu i wynosi:

w Ciążyński - ELEKTRONIKA W ZADANIACH Część 3 Analiza małosygnałowa układów półprzewodnikowych

powered by

Mi siol

/,(l + rv) 1 + —

i, • Rr    R

■ = k-

100 kil

100H2 + 1.48W2

I "fi    <»*

=—111 0,985 =—109

(3.10.6)

Zauważmy jeszcze, że obciążenie użytkowe /?/. na schemacie zastępczym okazuje się podłączone równolegle do R_c. Prąd i_Hy jest wtedy tylko częścią prądu i₂, a więc możemy powiedzieć, że podłączeniu obciążenia R_L odpowiada zmniejszenie wzmocnienia prądowego.

Ad 4. Rezystancję wyjściową czwómika typu h, zastępującego tranzystor równą (jak dla każdego źródła) stosunkowi napięcia biegu jałowego tego czwómika do jego prądu zwarcia obliczamy jako:

.    /t,_le+R,    (1,45 +0) kQ

"    i₂. Ah_r +h₁₁'R_l    0,292 + 0,16 mSO fi    ’    (3.10.7)

Poszukiwaną rezystancję wyjściową wzmacniacza jako równoległe połączenie rezystancji wejściowej czwómika i rezystancji kolektorowej:

RL-Rr

4,97-0,5

r =r"\\r -    ^c - ^ąyl

" "'II ^f Rl + R_c 4,97 +

0.5

«2=454n

(3.10.8)

Gdyby w temacie zadania przyjęto /j_/2 = 0 oraz h₂₂ = 0, wtedy wobec Ah_r = 0 z zależności 3.10.7 (patrz też wartość rezystancji wyjściowej w prawej kolumnie tabeli W3.1) otrzymalibyśmy rezystancję wyjściową czwómika jak dla idealnego źródła prądowego, czyli R^hm. =°° , a rezystancję wyjściową widzianą z zacisku wyjściowego wzmacniacza /?„ =R_C= 0.5 kCl.

Ad 5. Wzmocnienie mocy obliczamy jako:

k„=~— = k_u ■*, = (-37.6) • (-109) = 4098    (3.10.9)

Ke C

Liczba ta określa stosunek mocy wydzielanej w rezystancji kolektorowej do mocy pobieranej ze źródła sygnału wejściowego. Zauważmy jednak, że jeśli traktujemy nasz układ jako wzmacniacz napięciowy, to moc wydzielana w rezystancji kolektorowej jest dla nas tracona. Rozważanie wzmocnienia mocy miałoby więc sens tylko wtedy, gdy obciążenie użytkowe byłoby włączone jako rezystancja kolektorowa Rc■ W rzeczywistości uwzględnienie rezystancji wewnętrznej źródła sygnału wejściowego oraz podłączenie obciążenia użytkowego Ri. do wyjścia wzmacniacza poprzez kondensator C„, spowoduje zmniejszenie w'artości wzmocnienia napięciowego, prądowego, a zwłaszcza wzmocnienia mocy. W rezultacie pomimo uzyskania powyżej stosunkowo dużej wartości k,, analizowany układ nie spełnia dobrze roli wzmacniacza mocy.

Rozwiazanip 7

Do analizy omawianego układu może być także zastosowana metoda macierzy admitancyjnej. pod warunkiem wcześniejszego przeliczenia wartości podanych parametrów hybrydowych h na parametry admitancyjne y dla konfiguracji WE.

-49-