w ('m/ytok. elektronika w zadaniach
Część 5 Analiza mnlosygnntowa układów półprzewodnikowych
V |
y» |
>12 ’ |
V | |
jl. |
>22. |
«2_ |
(W3.I6)
Graficznym zapisem układu równań admitancyjnych jest schemat zastępczy czwómika dla parametrów y (patrz rys. W3.7), w którym:
• lewa część odpowiada równaniu W3.14, gdyż zgodnie z tym równaniem prąd wejściowy i; jest sumą:
1) prądu płynącego przez przewodność (admitancję) wejściową yn w wyniku przyłożenia napięcia wejściowego i</, oraz 2) prądu SPM równej napięciu wyjściowemu u? pomnożonemu przez stałą yn (której sens można określić jako wyrażony w jednostkach przewodności (simensach) współczynnik zwrotnego oddziaływania napięcia wyjściowego na prąd wejściowy, czyli „admitancję zwrotną"):
• prawa część odpowiada równaniu W3.15. gdyż zgodnie z tym równaniem prąd wyjściowy t2 jest sumą: 1) prądu płynącego przez przewodność (admitancję) wyjściową y22 w wyniku pojawienia się napięcia wyjściowego u2, oraz 2) prądu SPM równej napięciu wejściowemu uj pomnożonemu przez stałą y2/ (której sens można określić jako wyrażony w jednostkach przewodności współczynnik oddziaływania napięcia wejściowego na prąd wyjściowy, czyli „admitancję przejściową”).
Rys. W3.7 Schemat zastępczy czworniku dla parametrów admitancyjnych y
Jeśli teraz (podobnie jak poprzednio dla czwómika typu /t) uzupełnimy schemat zastępczy czwómika typu y o źródło sterujące (złożone z SEM o znanej wartości e i rezystancji wewnętrznej /?,-) oraz o rezystor obciążenia Rl (patrz rysunek W3.8) będziemy mogli dla tych obwodów zewnętrznych napisać dwa dodatkowe
równania (identyczne jak W3.4 i W3.5), które razem z równaniami W3.14 i W3.15 utworzą układ czterech równań o czterech niewiadomych ui, «2, i; i i2. Rozwiązanie tego układu równań pozwala na wyznaczenie małosygnałowych parametrów charakteryzujących cały obwód, tzn. takich wielkości jak wzmocnienie napięciowe, wzmocnienie prądowe, rezystancja wejściowa i rezystancja wyjściowa, w funkcji parametrów y oraz wartości R, (czyli K,) i Raczyli P/.). Definicje tych wielkości oraz uzyskane w naszkicowany sposób zależności zestawiono w tabeli W3.3.
™- |
—i | ||
'J c T w |
)c |
) (u |
-' |
Rys. W3.8 Czwóra i k liniowy wynikający z parametrów y, z zewnętrznymi obwodami sterowania i obciążenia
Rys. W3.9 Schemat zastępczy czwómika typu y dla przypadku
yi2=y*2 = o
Na tym ogólnym etapie rozpatrzmy jeszcze wyidealizowany przypadek czwómika, dla którego możliwe jest przyjęcie y/2 = 0 i y22 = 0. Odpowiada mu uproszczony schemat zastępczy z rysunku W3.9. na którym widać że wobec yn = 0 znika oddziaływanie zwrotne, czyli czwómik dla źródła napięcia wejściowego «/ przedstawia sobą tylko admitancję równą yn. co powoduje obciążenie tego źródła prądem wejściowym f/=y//«/. Po prawej stronie schematu zastępczego znika admitancja y22, przez którą „uciekała” część prądu SPM, a więc mamy na wyjściu idealną SPM o wartości prądu równej t2 =y2i«/. W takim
w Ciążyńskt - ELEKTRONIKA W ZADANIACH Część 3 Analiza małosygnałowa układów półprzewodnikowych
powered by
Mi sio!
szczególnym przypadku czwómik stanowi więc sterowane napięciem // = yn u/) idealne źródło prądowe, admitancja wejściowa czwómika wynosi yn, a wyjściowa jest równa zeru (rezystancja wyjściowa jest nieskończona). Zależności uzyskiwane dla tego przypadku także przedstawiono poniżej w tabeli W3.3.
Tabela W3.3
Wielkości charakterystyczne czwómika w |
i rażone za pomocą elementów macierzy tynu v | ||
Nazwa parametru |
Definicja |
Zależność dla pełnego czwórnika typu y |
Uproszczona zależność dla: Yn- 0 i yn = 0 |
Wzmocnienie napięciowe |
k. =^~ “l |
->z. yn + YL |
-ynK |
Wzmocnienie prądowe |
* ='r_3 h |
-yJc ^y+y^L |
-yn >. i |
Wzmocnienie mocy |
kp=kuk, |
>»*-*i. (Ay + ynKj.Ky^+KJ |
>11 |
Rezystancja wejściowa |
Rnr = Uj / ij |
>'n + Y,. a>+>n>l |
i >n |
Rezystancja wyjściowa |
= “2„ / h: |
y„+Y, *y+ynY, |
oo |
gdzie: Ay = y11ya-y12y2l; YL=~- hz=V2>«,-0; “z* =(«2)*t=- Ki kl |
Rys. W3.10 Tranzystor bipolarny npn w układzie WE
Rys. W3.ll Ogólny przypadek włączenia tranzystora npn (żadna z końcówek nie jest podłączona do masy).
Parametry typu v dla tranzystora bipolarnego
Przechodząc od ogólnej postaci równań W3.14 i W3.15 definiujących parametry y do ich postaci dla tranzystora bipolarnego w konfiguracji WE (patrz rysunek W3.I0) otrzymujemy:
'»=>u«», + >i2“« (W3.I7)
K = >zi«ł. + (W3.18)
W tych równaniach parametry y nie otrzymały indeksu e (np. yin), gdyż jak się za chwilę okaże z jednorodności parametrów y (z faktu że wszystkie parametry mają charakter admitancji) wynika, że cztery parametry podane dla konfiguracji WE mogą być w prosty sposób wykorzystane do opisu zachowania tranzystora we wszystkich innych przypadkach jego włączenia. Pisząc np. yn będziemy więc mieć na myśli yn„ a oznaczenia parametrów admitancyjnych dla pozostałych konfiguracji, czyli ynh i ym będziemy stosować tylko wyjątkowo.
Omówione dotychczas konfiguracje ze wspólnym emiterem (WE), wspólną bazą (WB) i wspólnym kolektorem (WK) są szczególnymi przypadkami sytuacji ogólnej przedstawionej na rysunku W3.I1. W ogólnym przypadku włączenia tranzystora potencjał każdego z trzech jego wyprowadzeń względem masy może się zmieniać, czyli zmienne napięcia ur i u, mogą być różne od zera. Wszystkie prądy
-17-