Elektronika W Zad cz 2 9

W Ciążyńskł - ELEKTRONIKA W ZADANIACH Częić 3: Analiza malosygnalowa układów półprzewodnikowych

_ ^UvyO _ h\ it Rj _ _

h, A/i_ł +h_22bR_l 2,40-10

(12,0 + 0) £2

______ (3.11.7)

»i, “*ł '<*22b‘'i ^,u +1,32 fiS • 0 £2

a poszukiwaną rezystancję wyjściową wzmacniacza jako równoległe połączenie rezystancji wejściowej czwómika i rezystancji kolektorowej:

= 5,0 *£2

Rty-Rę _ 5,0 0,5 i,+R_c ~ 5,0 + 0,5‘

ż£2 = 455£2

(3.11.8)

Ad 5. Wzmocnienie mocy obliczamy jako:

* = ^2.. A. = . k, = 37,6 • 0,966 = 36,3 (3.11.9)

Liczba ta określa stosunek mocy wydzielanej w rezystancji kolektorowej do mocy pobieranej ze źródła sygnału wejściowego. Zauważmy jednak, że jeśli traktujemy nasz układ jako wzmacniacz napięciowy, to moc wydzielana w rezystancji kolektorowej jest dla nas tracona. Rozważanie wzmocnienia mocy miałoby więc sens tylko wtedy, gdyby obciążenie użytkowe było włączone jako rezystancja kolektorowa W rzeczywistości uwzględnienie rezystancji wewnętrznej źródła sygnału wejściowego oraz podłączenie obciążenia użytkowego R_L do wyjścia wzmacniacza poprzez kondensator Cwy spowoduje zmniejszenie wartości wzmocnienia napięciowego, prądowego, i wzmocnienia mocy.

Rozwiązanie 2

Do analizy omawianego układu może być także zastosowana metoda macierzy admitancyjnej, pod warunkiem wcześniejszego przeliczenia wartości podanych parametrów hybrydowych h na parametry admitancyjne y dla konfiguracji WB. W zadaniu 3.6 dokonano już przeliczenia parametrów h_e na y_e, a w zadaniu 3.7 z kolei przeliczenia y_e na yt, przy czym wszystkie te przeliczenia wykonano właśnie dla tematowych wartości parametrów, a więc możemy wykorzystać otrzymane tam wartości parametrów admitancyjnych tranzystora:

y_nb=83J mS \ y_m = -0,201 mS ; y_m = -83,0 mS; =0,201 mS .

Ze schematu zastępczego analizowanego układu dla składowej zmiennej (pokazanego poprzednio na rysunku 3.11.2) usunięto zbędne teraz informacje i pokazano go ponownie na rysunku 3.11.4. Schemat ten zawiera tylko 2 węzły, którym przydzielono oznaczenia: © dla wyprowadzenia emitera i ® dla wyprowadzenia kolektora tranzystora. Macierz układu będzie posiadała zatem tylko dwa wiersze i dwie kolumny.

©	(E)	Ye	0	©	(E)	y iw	y m
©	(C)	0	Yc	©	(C)	y 2ib	ynb

Rys. 3.11.5 Macierz elementów biernych Rys. 3.11.6 Macierz admitancyjna

tranzystora w konfiguracji WB

w Ciązynski - ELEKTRONIKA W ZADANIACH Część 3: Analiz* malosygnalowa układów półprzewodnikowych

powe

Mi 5

Mi si ol

dla każdego

Elementy bierne układu uwzględniamy w taki sposób (patrz roz Wprowadzenia), że na przekątnej głównej macierzy wpisujemy najpierw węzła ..sumę admitancji podłączonych do tego węzła". W naszym układzie będzie to oznaczało, że dla węzła ® (czyli emitera tranzystora) wpisujemy podłączoną do emitera admitancję Ye. a dla węzła ® (czyli kolektora tranzystora) wpisujemy podłączoną do kolektora admitancję Y_c.

Zgodnie z opisem metody powinniśmy następnie jako elementy macierzy leżące po obydwu stronach przekątnej głównej wpisywać ze znakiem minus „admitancję łączące poszczególne węzły”. Ta zasada tłumaczy się w taki sposób, że gdyby w naszym układzie pomiędzy węzłami © i @ była jeszcze włączona gałąź o admitancji Yy, to wartość Yx pojawiłaby się ze znakiem dodatnim w elementach macierzy odpowiadających węzłom © i ®, oraz ze znakiem ujemnym w elementach macierzy o indeksach (1;2) i (2; 1). W analizowanym układzie węzły © i ©nie są połączone żadną zewnętrzną gałęzią, a więc pozostałe elementy macierzy mają wartości zerowe. Otrzymana macierz elementów biernych (rysunek 3.11.5) odpowiadałaby analizowanemu układowi, z którego usunięto tranzystor.

Tranzystor uwzględniamy w pełnej macierzy układu w taki sposób, że jego macierz admitancyjną (patrz rysunek 3.11.6) nakładamy na macierz elementów biernych, co odpowiada dołączaniu admitancji schematu zastępczego tranzystora do odpowiednich węzłów'. Uzyskujemy w ten sposób (patrz rysunek 3.11.7) pełną macierz opisującą analizowany układ, pozwalającą na wyznaczenie jego poszukiwanych parametrów ch arak terystycznych.

Ye + Yub	y nh
y: ib	Tc + V2 2h

Rys. 3.11.7 Macierz admitancyjna układu z rysunku 3.11.1

Ad 1. Układ nasz traktujemy jak wzmacniacz, którego wejście znajduje się w węźle o numerze a = I, a wyjście w węźle o numerze b = 2. Wzmocnienie napięciowe układu obliczamy ze wzoru Nr 2 podanego w tabeli W3.7. ponieważ układ pracuje bez obciążenia zewnętrznego. Rezystor R_c uwzględniono w macierzy układu (jako Yc), a zatem jest traktowany tutaj jako element wewnętrzny układu:

k (3.11.10)

gdzie:

• A12 to dopełnienie algebraiczne elementu Yu macierzy, czyli podwyznacznik powstały przez skreślenie pierwszego wiersza i drugiej kolumny macierzy, opatrzony znakiem wynikającym z wyrażenia (-l)^l+:;

• Au to dopełnienie algebraiczne elementu Yu macierzy, czyli podwyznacznik powstały przez skreślenie pierwszego wiersza i pierwszej kolumny, opatrzony znakiem wynikającym z wyrażenia (-1)^,+1;

Mamy więc:

£ —. ^ '.^v21* _ ___83,0 mS _ 83,0 _y, j (311 11)

“ (-l)^W-U^,r+.v_J2ł) Y_c + y_m 2 mS + 201 p5 2,201

-57-