Elektronika W Zad cz 2 1

w CivyA»lti - ELEKTRONIKA W ZADANIACH Część 3 Analiza maloaygnalowa układów półprzewodnikowych

Dla małych przyrostów wartości stałych napięć i prądów, oraz dla małych amplitud sygnałów zmiennych o malej i średniej częstotliwości wartości liczbowe admitancji \2i i >'22 można wyznaczyć z charakterystyk statycznych tranzystora polowego. Należy tylko podzielić przez siebie odczytane z tych charakterystyk, odpowiadające sobie przyrosty prądu i napięcia wokół punktu pracy tranzystora. I tak zgodnie z definicją mamy:

__Łl

,₂-o

„ AUcs

U D5 -const

•

= 8m

(W3.37)

Rys. W3.14 Definicje parametrów admitancyjnych y_u (g„) iy_2J (gj,) na przykładowych charakterystykach statycznych tranzystora polowego MOS z kanałem n indukowanym

Odnosząc to do rysunku W3.14 widzimy, że w lewej części rysunku (tzn. na charakterystykach przejściowych tranzystora) należy rozpatrzyć przyrost prądu drenu AId wokół punktu pracy P i odpowiadający mu przyrost napięcia AUcs odczytany na charakterystyce dla której parametrem jest wartość napięcia Uds w punkcie pracy wynoszącego t/os(P) = 7 V. Tak więc parametr ten ma wartość równą nachyleniu charakterystyki przejściowej tranzystora w punkcie pracy P. Na rysunku widać wyraźnie, że wartość tego nachylenia zależy od położenia wybranego punktu pracy, tzn. rośnie dla wyższych wartości Id- Zależność od napięcia Uds nie jest zbyt wyraźna, gdyż charakterystyki dla kolejnych wartości Uds wybranych w pentodowym obszarze pracy tranzystora prawie się ze sobą pokrywają. Jeśli założymy, że charakterystyka przejściowa dla stałej wartości Uds jest opisana równaniem drugiego stopnia, to możemy powiedzieć że nachylenie tej charakterystyki jest proporcjonalne do prądu drenu w punkcie pracy //>(P). Parametr y_2/ dla tranzystora polowego jest nazywany transkonduktancją lub konduktancją wzajemną (ang. mutual conductance) i w większości podręczników jest oznaczany symbolem g_m.

yn=—

u-,

AL

AU_n

■Si,

(W3.38)

Odnosząc to do rysunku W3.14 widzimy że w prawej części rysunku (tzn. na charakterystykach wyjściowych tranzystora) należy rozpatrzyć przyrost prądu drenu AId wokół punktu pracy P i odpowiadający mu przyrost napięcia A Uds odczytany na charakterystyce dla stałej wartości napięcia Ucs w punkcie pracy wynoszącego U os (P) = 5 V. Tak więc parametr ten ma wartość równą nachyleniu charakterystyki wyjściowej tranzystora w punkcie pracy P. Na rysunku widać wyraźnie, że charakterystyka wyjściowa jest w obszarze pentodowym zbliżona do linii prostej a zatem wartość tego nachylenia zależy pozostaje prawie stała w szerokim zakresie

w Ciązyfolct ELEKTRONIKA W ZADANIACH Część 3 Analiza małosygnalowa układów półprzewodnikowych

Mi sio!

zmian Uds- Dla charakterystyki wyjściowej biegnącej poziomo par wartość zerową. Dla rzeczywistych tranzystorów parametr ten ma małą (wyrażaną w pS) wartość, rosnącą nieco ze wzrostem wartości prądu drenu dla punktu pracy /_C(P). Parametr y₂₂ dla tranzystora polowego jest nazywany admitancją wyjściową (dynamiczną konduktancją kanału dren-źródło) i jest często oznaczany symbolem g*.

W3.4 Parametry małosygnałowe typu z i typu a

Oprócz malosygnalowych modeli tranzystora wynikających z równań hybrydowych (parametrów typu h) i równań admitancyjnych (parametrów typu y) w literaturze spotyka się jeszcze modele wynikające z przyjęcia parametrów macierzowych typu z (zmienne niezależne to prądy i_t i i₂, wszystkie parametry mają charakter rezystancyjny):

		Z,1	Zl2^_	V
.“2.		*21	^Z22.	jl.

(W3.39)

i typu a (zmienne niezależne to napięcie wyjściowe u₂ i prąd wyjściowy i₂, parametry an i a₂2 to liczby bezwymiarowe, a_/2 ma charakter rezystancji, a a?/ charakter admitancji):

°12

’“2 "

Ji.

_«2,

°22.

~»2.

n.. Ilu.

(W3.40) Tabela W3.6

Przeliczanie parametrów czwórnikowych typu z, >, h i a

	Z		_y_		h		a
			T22	-3,2	ćJi	A 2		Aa
Z	^11	^12	Ay	Ay	*22	*22	«2,	^fl2,
	^21	^22	zM	Ai.	-*2	1	1	«22
			Ay	Ay	*22	*22	*21	*2,
	^Z22	-2.2			1	—A 2	^a22	-Aa
3	Az	Az	3,,	y,2	A,	A,	<*,2	«I2
	~^Z2\	±LL	3-21	322	*2,	A/i	-1	£ti
	Az	Az			A,	A,	^fl,2	a,2
	Az_	il2.	1	"3,2			£,2.	Aa
h	^Z22	^22	Ai	Ai	A,	A2	«22	«22
	-z_2l	1	32.	Ay	^h2l	*22	-1	«2,
	*22	*“22	Ai	y„			«22	°21
	*łi	Az	-y22	-1	-Ah	-A,
a	^Z21	*21	32.	32,	*2,	A,	a„	^a\2
	1	^Z22	-Ay	~3„	-K	-1	«2,	«22
	^21	*2,	32.	32,	K	*2,
gdzie:	Az - Zn Z22 - Zi2 Z21		2! V = \ll V22- V/2 V?/		dh = hu	h22- hnhu	ą a=Uiiay>-Uiiau

Podanie dowolnej macierzy parametrów malosygnalowych w określonym punkcie pracy w sposób jednoznaczny opisuje zachowanie się tranzystora dla małych przyrostów w otoczeniu tego punktu pracy. Tak więc muszą istnieć wzory przeliczeniowe pomiędzy' tymi parametrami. Wzory te zostały zebrane w tabeli W3.6.

-23-