Elektronika W Zad cz 2 8

W CiązyAski - ELEKTRONIKA W ZADANIACH Część 3 Analiza małoaygnalowa układów póIpczevw)dnikowych

wartościami parametrów). Przeliczenie podanych w temacie tego zadania wartości parametrów h_r na parametry h_b było przedmiotem zadania 3.4, możemy zatem uznać, że dysponujemy tymi wartościami, które wynoszą:

hnb=\2,0Sl; hi2b = 2,40- 10“³; źi₂m, = - 0,992:    = 1,32 pS

Powiedzmy w tym miejscu wyraźnie, że możliwe jest także wrysowanie pomiędzy odpowiednie wyprowadzenia tranzystora pracującego w konfiguracji WB jego schematu zastępczego dla parametrów h. Prowadzi to jednak do schematu (dla małych sygnałów liniowego, zawierającego 3 źródła wymuszające) o postaci innej niż ta. dla której uzyskano we Wprowadzeniu zależności zebrane w tabeli W3.1 Schemat taki musiałby być rozwiązany od początku, tylko przy wykorzystaniu zasady superpozycji i podstawowych twierdzeń elektrotechniki. Wykonamy taki przykład później, dla prostszego modelu tranzystora - patrz Rozwiązanie 2 zadania 3.17.

Do układu z rysunku 3.11.3 możliwe jest zastosowanie rozwiązania ogólnego naszkicowanego w rozdziale W3.2 Wprowadzenia i jego wyników zebranych w tabeli W3.1. Schemat z rysunku 3.11.3 różni się bowiem od ogólnego schematu z rysunku W3.3 tylko pod dwoma względami:

•    na schemacie ogólnym nie ma rezystora Re- Zauważmy jednak, że rezystor ten stanowi tylko dodatkowe obciążenie źródła sygnału wejściowego u_He, a wobec tego że źródło to ma charakter SEM, włączenie tego rezystora nie zmienia faktu że “w = i*i, a więc nie wpływa na wartość wzmocnienia napięciowego układu. Uwzględnienie tego dodatkowego obciążenia źródła, w postaci prądu równego u_Mr/RE, zmniejszy tylko wartości rezystancji wejściowej (gdyż Re dodaje się równolegle do rezystancji wejściowej samego czwómika) i wzmocnienia prądowego naszego układu w stosunku do wartości obliczonych dla ogólnego przypadku (czyli ze wzorów podanych w tabeli W3.1);

•    na schemacie ogólnym (rysunek W3.3) obciążeniem czwómika jest rezystor Rezystancja wyjściowa czwómika (widziana z jego zacisku wyjściowego) tego rezystora nie obejmuje. Na naszym schemacie rolę rezystora obciążenia spełnia rezystancja kolektorowa Rc, a użytkowe obciążenie Rl (pokazane na rysunku •3.11.3 linią przerywaną) podłączone ewentualnie do zacisku wyjściowego wzmacniacza okazałoby się włączone równolegle do Rc- Rezystancja wyjściowa całego wzmacniacza (widziana z jego zacisku wyjściowego) musi uwzględniać rezystor Rc, a zatem powinna być obliczona jako równoległe połączenie Rc i rezystancji wyjściowej czwómika obliczonej z ogólnego wzoru podanego w tablicy W3.1.

Ad 1. Podstawiając przeliczone na postać h_b dane liczbowe obliczymy najpierw wartość wyznacznika macierzy hybrydowej tranzystora:

⁼ ^114 ^224 ~^I24 '^21* ⁼    (311 1)

= 12,0 n• 1,32 pó -2,4• 10"’ • (-0,992) = 15,8• 10'* + 2,38• 10’’ = 2.40• 10'³ Następnie korzystając z zależności podanej w tabeli W3.1 (uwzględniając w niej, że w analizowanym układzie w roli obciążenia Rl występuje rezystancja kolektorowa, a więc mamy Yc-1 /Rc = 1/0,5 kii = 2 mS) możemy już obliczyć wzmocnienie napięciowe jako:

k _    — ^Hi _ -hu.__0,992__

“ u„ u, Ah„+h,_lltY_c    2,40 • 10"³ +12,0 ii ■ 2 mS    mm

0,992

2,40 10'^} + 24 10'^J

0 992

-    =37,6

26.4 10-’

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

l

powered by

Mi siol

Dodatnia wartość wzmocnienia świadczy o tym, że napięcie wyjściowe jesi_

do kierunku zmian z napięciem wejściowym. Dla przebiegów sinusoidalnych oznacza to. że obydwa przebiegi są zgodne w fazie, czyli inaczej mówiąc „wzmacniacz nie odwraca fazy napięcia wejściowego”.

Zauważmy jeszcze, że obciążenie użytkowe R_L na schemacie zastępczym okazuje się podłączone równolegle do R_c, a zatem zwiększa równoważną takiemu połączeniu wartość Yc■ Na podstawie równania 3.11.2 (gdzie Zc występuje w mianowniku) możemy zatem powiedzieć, że podłączeniu R_L towarzyszy zmniejszenie wzmocnienia napięciowego.

Ad 2. Rezystancję wejściową czwómika typu h_h zastępującego tranzystor obliczamy z zależności podanej w tabeli W3.1 jako:

„h _ ^U\ _ ^U»r _ Ahfi +h\\i,Y_c _

(3.1U)

" h i, h^+Yc

= 13,20

2,40 10"³ +12,012-2 mS 26,4 10“

1,32 ji5 + 2 mS    2 inS

a poszukiwaną rezystancję wejściową wzmacniacza jako równoległe połączenie rezystancji wejściowej czwómika i rezystancji emiterowej R_E:

R" ■ R,

13,2-500

Rl + R, 13,2 + 500

12 = 12,912

(3.11.4)

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 /'<• jako prąd wyjściowy). Wzmocnienie prądowe czwómika typu hh zastępującego tranzystor obliczamy jako:

h 21 l>Yę _ _ Rr>h + Y_r

1,32 |i5 + 2

- 0,992 • 2 m5^₀₉₉₂    (3.11.5)

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

£ — *2 _ h _ h__ h ł _ _lh R_e _

U, .U.

I,+— fc( 1+-—

Rr ' I, ' R_f

= -2. i,

1 +

Rl

-V

Rh+K

= 0,992-

'E

50012

(3.11.6)

50012 + 13.212

= 0,992 0.974 = 0,966

Zauważmy jeszcze, że obciążenie użytkowe Rl na schemacie zastępczyni okazuje się podłączone równolegle do Rc- Prąd i_Hy jest tylko częścią prądu fe, a więc możemy powiedzieć, że podłączeniu obciążenia odpowiada zmniejszenie wartości wzmocnienia prądowego.

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

-55-