Elektronika W Zad cz 2 5

W Ciązyński - ELEKTRONIKA W ZADANIACH Część 4 Charakterystyki częstotliwościowe układów elektronicznych

Uwzględnienie podanej w temacie zależności częstotliwościowej parametru g_m daje-

(4.13.3)

K,(j(o) =    ^8m°^R,>

l + yco/to, 1 + jioR_cC_w

Po podstawieniu wartości liczbowych uzyskujemy dolną częstotliwość graniczną dla wejściowego ogniwa RC równą:

fi

-Hz = 15,9Hz

(4.13.4)

(4.13.5)

z własności

(4.13.6)

1 1 100.

2Jt-10⁶£2-10-10‘⁹F 6,28

Moduł wzmocnienia w paśmie średnich częstotliwości jest równy: *.rr=S«o*i>=2inA/V10kQ = 20

czyli k_usr [dB] =26 dB. Górna częstotliwość graniczna wynikająca tranzystora, określonych zależnością (4.13.1) ma wartość:

_/f1222^ = 159 kHz ^Jt 2n 2n s 6,28

Charakterystyki częstotliwościowe amplitudy i fazy pokazano na rysunku 4.13.3. Wynika z nich, że 3 dB-owe pasmo przenoszenia wzmacniacza ma szerokość 4-ch dekad, od f_d = 15,9 Hz do/* = 1000/, = 159 kHz.

Rys. 4.13.3 Charakterystyki częstotliwościowe wzmacniacza z rysunku 4.13.1

Ad 2. Wzmocnienie dla częstotliwości bliskich /* zaczyna spadać, ponieważ zmniejsza się wartość transkonduktancji tranzystora, a więc przy niezmiennej amplitudzie napięcia na bramce (wejściowe ogniwo RC ma transmitancję równą 1 już

^w Ciążyński - ELEKTRONIKA W ZADANIACH Część 4 Charakterystyki częstotliwościowe układów elektronicznych

powered by

Mi sio!

przy częstotliwościach o trzy dekady niższych) zmniejsza się wart prądu drenu. Można temu przeciwdziałać przez zastosowanie w obwodzie drenu dwójnika, który dla tych częstotliwości zacznie zwiększać swoją impedancję. Spełnimy ten warunek pozostawiając rezystor Rn = 10 kś2 i dołączając do niego szeregowo cewkę o odpowiednio dobranej indukcyjności.

Przy takim rozwiązaniu w obwodzie drenu zamiast rezystancji Rp mamy impedancję Zd szeregowego połączenia cewki indukcyjnej L i rezystora Rp:

Z_d = R_d + jaL = R_D(1 + jwL/R_d )    (4.13.7)

Podstawiając w równaniu (4.13.3) Zn zamiast R_D otrzymujemy:

k    J*^l'^Rd)

"    l + jo)/cD_s 1 + juR_cC_w

(4.13.8)

jfi>R_G C_w

W równaniu tym dostrzegamy szansę wyeliminowania z mianownika członu (1 +jw/co_g)    odpowiedzialnego za spadek wzmocnienia przy wysokich

częstotliwościach pod warunkiem zapewnienia:

(4.13.9)

Sens fizykalny tego warunku jest taki, aby stała czasowa obwodu obciążenia równa LIRd była równa stałej czasowej tranzystora (rozpatrywanego jako element inercyjny pierwszego rzędu) równej l/to_s = lps. W układzie należy więc zastosować szeregową indukcyjność o wartości:

(4.13.10)

(4.13.11)

= lmH

_L _R_r, _ lkfl “co, ~ 10⁶(l/s)

Wtedy wyrażenie (4.13.8) upraszcza się do postaci: juRr.C^

1 + j(oR_aC_w

W porównaniu z punktem 1, charakterystyka amplitudowa pokazana na rysunku 4.13.3 linią przerywaną w zakresie wysokich częstotliwości nie wykazuje spadku wzmocnienia. Charakterystyka fazowa nie wykazuje w tym zakresie wzrostu przesunięcia fazowego.

W pokazany sposób można w rzeczywistości uzyskać pewną poprawę przebiegu charakterystyk (kilkakrotne podniesienie górnej częstotliwości granicznej wzmacniacza). Przy jeszcze wyższych częstotliwościach wzmocnienie jednak spada, gdyż przestaje obowiązywać wykorzystany w tym zadaniu prosty model tranzystora jako elementu o stałych skupionych - inercji 1. rzędu.

-209-