Elektr/T_Bi pol/ wtór_e m, 4s, 94 kB
Układ ze wspólnym kolektorem (WK), wtórnik emiterowy
Rys. 1. Wtórnik emiterowy [U.Tietze..]
Napięcie wyjściowe zgodnie z zasadą działania wynosi UWY = UWE – UBEQ ≈ UWE – 0,6V,
skąd
U WY
k
1
u0
(*)
U WE
*Ponieważ potencjał emitera nadąża za potencjałem bazy („wtóruje” mu), układ WK
jest nazywany najczęściej wtórnikiem emiterowym.
W celu dokładniejszego obliczenia WZMOCNIENIA NAPIĘCIOWEGO
posłużymy się równaniem TB
1
dI
g dU
dU
(10)
C
m
BE
CE
rce
Uwzględniając, że:
dU wy
dI
; dU
dU
dU
;
dU
dU
.
C
BE
WE
WY
CE
WY
R E
po podstawieniu do równania (10) mamy: 1
dU
1
g R
R
k
WY
m
E
E
;
(4.28)
u0
dU
1
1
g R
1
WE
m
E
1
R E
g
R
r
g
m
E
ce
m
Po uwzględnieniu warunku RE >> 1/gm ku0 ≈ 1
REZYSTANCJA WEJŚCIOWA. Dla obwodu wejściowego zgodnie z 2pK można zapisać:
dU
dU
dU
;
WE
BE
WY
Podzielimy postronne na dIB
dU
dU
WE
WY
r
r
r
we
be
be
dI
dI
B
C
rwe = rbe + βRE ≈ βRE
(4.29)
* Prądowe sprzężenie zwrotne zwiększa rezystancję wejściową TB.
REZYSTANCJA WYJŚCIOWA. Aby wyznaczyć rwy powrócimy do wyrażenia (4.28):
g R
dU
m
E
WY
k
,
u0
1
g R
dU
m
E
WE
które podzielimy postronne na gm:
dU
R
WY
E
, skąd
g dU
1
g R
m
WE
m
E
1
R E
R
g
1
E
m
r
R
.
(4.30a)
WY
E
1
g R
1
g
m
E
m
R E
g m
Biorąc pod uwagę, ze RE >> 1/gm , to 1
1
U T
r
R
(4.30b)
wy
E
g
g
I
m
m
C
2
REZYSTANCJA WYJŚCIOWA przy uwzględnieniu rezystancji źródła sygnału rg Uwzględniając rg [U.Tietze..] oraz korzystając z równań opisujących TB (10) można znaleźć bardziej dokładny wzór
r
1
g
r
R
(4.30)
wy
E
g m
Przykład liczbowy: Dla IC = 2mA, β = 300, RE = 3kΩ i rg = 40 kΩ wyznaczmy rwe
za pomocą wzoru (4.29), a rwy - (4.30),: r = βR = 300x3kΩ = 900kΩ.
we
E
1
rg
26mV
40k
r
R
3k
140
,
wy
E
g
2mA
300
m
* rwe jest większa od rwy 6428 razy. Z tego powodu wtórnik emiterowy jest nazywany niekiedy transformatorem impedancji.
Ustalania punktu pracy wtórnika emiterowego Gdy wtórnik emitorowi jest sterowany z poprzedzającego go w układzie stopnia, bazę wtórnika łączy się zazwyczaj bezpośrednio z wyjściem tego stopnia, jak pokazano na poniższym rysunku.
Rys.4.29. Przykład
bezpośredniego
sprzężenia wtórnika
emiterowego
[U.Tietze..]
*Przy wybranym rozkładzie potencjałów, aby ustawić przepływ prądu kolektora o (7
0.6)V
wartości np. 2mA, musimy wybrać R
3. k
2
.
E
mA
2
3
Rys.2.16. Wtórnik emiterowi ze
sprzężeniem pojemnościowym
( P.
Horowitz,
W.
Hill:
Sztuka
elektroniki, Część 1, Warszawa,1995):
Najprostszym rozwiązaniem po
ustaleniu punktu pracy
wtórnika jest zastosowanie dzielnika
napięcia
w obwodzie bazy.
Wartości R1i R2 wybiera się tak, aby w przypadku braku sygnały wejściowego potencjał bazy był równy połowie napięcia zasilającego UCC.
PRZYKŁAD PROJEKTOWANIA WTÓRNIKA EMITEROWEGO (Rys. 2.16) dla sygnałów o częstotliwościach akustycznych (od 20Hz do 20 kHz). Wartość spoczynkowego prądu emitera jest równa IE = 1mA, wartość UCC = +15V.
Krok 1. Wybór U . Aby uzyskać maksymalną amplitudę napięcia na wyjściu, bez E
obcinania wierzchołków, wybiera się wartość UE =UCC/2 = 15/2= 7,5V.
Krok 2. Wybór R . Dla spoczynkowej wartości prądu I E
E = 1mA
RE = UE / IE = 7,5V / 1mA = 7,5 kΩ.
Krok 3. Wybór R1 i R2. Najpierw określa się UB = UE + 0,6V= 8,1V. Z wartości potencjału bazy wyznaczamy stosunek 15 R 2
1
,
8 , skąd R2 =1,17R1.
R
R
1
2
Biorąc pod uwagę, że wartość prądu płynącego przez dzielnik napięcia powinna być znacznie większa od wartości prądu wpływającego do bazy tranzystora, czyli wartość
R R
1
2
R
750k
. Zatem zakładamy, że R R
k
75
, skąd
E
1
2
R
R
1
2
17
,
2
75 103
R
140k
1
17
.
1
ostateczne wybiera się R =130kΩ, to R
1
2 = 152kΩ.
Krok 4. Wybór C …..
1
Krok 5. Wybór C …..
2
4