Elektronika W Zad cz 2 0

W Ciązynskt ELEKTRONIKA W ZADANIACH Ceęic 3 Analiza malosygnnlowa układów półprzewodnikowych

Zadanie 3.16

Dla wzmacniacza z rysunku 3.16.1 pobudzanego przebiegiem sinusoidalnym o amplitudzie E_utm= 10 mV i częstotliwości I kHz z generatora o rezystancji wewnętrznej R, = 600 S2 należy obliczyć amplitudę napięcia wyjściowego U_nym:

1.    przy braku obciążenia (tzn. dla Rl = oo);

2.    po podłączeniu obciążenia /?/, = I k ii, jeśli zachowanie tranzystora T dla małych przyrostów prądów i napięć w otoczeniu jego punktu pracy (określonego przez stale wartości Ecc i Ib. których w temacie zadania się nie podaje) opisują parametry małosygnalowe typu h, o wartościach:

hu, = 1 kO;    hu, - 0;    h₂i_r = 100;    h_22r = 0.1 mS;

a dla częstotliwości sygnału wejściowego impedancjc kondensatorów sprzęgających r i C_t,₂ są równe zeru (tzn. kondensatory te można uważać za zwarcie). Następnie:

3.    ocenić zwiększenie trudności obliczeń spowodowane koniecznością uwzględnienia niezerowej wartości parametru h,₂.

Rozwiązanie 1

R

i..		WE : *2
1_1 ? Oj		¥H	ii
3	L ---------— aa Rys. 3.16.2

Postępując zgodnie z zaleceniami omówionymi we Wprowadzeniu (patrz rozdział W3.6) otrzymujemy schemat zastępczy analizowanego układu dla składowej zmiennej o postaci jak na rysunku 3.16.2.

Staloprądowa SPM polaryzacji bazy odpowiada na naszym schemacie rozwarciu (składowa zmienna prądu Ib jest równa zeru. a rezystancja wewnętrzna SPM jest nieskończona). Stale napięcie zasilające Ecc cechuje się oczywiście składową zmienną napięcia równą zeru, a więc podłączony do niego koniec rezystora Rc na naszym schemacie okazuje się połączony z masą układu. Kondensatory' sprzęgające

C_My 1 Cny są traktowane jak zwarcie. Schemat z rysunku 3.16.2 potwierdza, że tranzystor dla składowej zmiennej pracuje w konfiguracji WE. Zastąpienie tranzystora jego schematem zastępczym dla parametrów' li_c prowadzi do schematu jak na rysunku 3.16.3 zawierającego 2 źródła wymuszające (e_ur i h₂uh). który może być dla małych sygnałów uważany za liniowy, a więc może być rozwiązany dzięki zastosowaniu zasady superpozycji i podstawowych twierdzeń elektrotechniki.

powered by

w Ctązynski ELEKTRONIKA W ZADANIACH Część 3. Analiza malosygnalowa układów półprzewodnikowych

Mi sio!

ważmy tylko, że do tego układu możliwe jest bezpośrednie zaślosowani^^^^^^ . _vj_azania ogólnego naszkicowanego w rozdziale W3.2 Wprowadzenia i jego Uników zebranych w tabeli W3.I. Schemat z rysunku 3.16.3 różni się bowiem od 'aólnego schematu z rysunku W3.3 tylko pod dwoma względami:

_na schemacie ogólnym (rysunek W3.3) obciążeniem czwómika jest rezystor R_L. Rezystancja wyjściowa czwómika (widziana z jego zacisku wyjściowego) tego rezystora nie obejmuje. Na naszym schemacie dla składowej zmiennej rolę rezystora obciążenia spełnia rezystancja kolektorowa Re- Rezystancja wyjściowa całego wzmacniacza (widziana z jego zacisku wyjściowego) musi uwzględniać rezystor Rc, a zatem powinna być obliczona jako równolegle połączenie R_c i rezystancji wyjściowej czwómika obliczonej z ogólnego wzoru podanego w tablicy W3.1. Użytkowe obciążenie R_L (pokazane na rysunku 3.16.3 linią przerywaną) podłączone ewentualnie do zacisku wyjściowego wzmacniacza okazałoby się włączone równolegle do Rc- czyli jego uwzględnienie nic powoduje komplikacji, gdyż zmienia tylko wartość liczbową podstawianą w miejsce R_c\

• wobec przyjęcia w temacie wartości hm — 0, na naszym schemacie zastępczymi znika SF.M oddziaływania zwrotnego równa li,₂cn,„. i tranzystor dla prądu wejściowego przedstawia sobą tylko rezystancję równą h_Ur.

Drugi z omówionych aspektów prowadzi do znacznego uproszczenia rozwiąz.ania.

Dlatego poniżej przedstawimy pełne rozwiązanie nie korzystając z zależności podanych w tabeli W3.I. (Ich wykorzystanie do tego przypadku pozostawiamy zainteresowanemu Czytelnikowi).

Ad 1. Dla obwodu wejściowego schematu z rysunku 3.16.3 mamy wartość prądu:

e...

W wyniku przepływu tego prądu na rezystancji wewnętrznej generatora występuje spadek napięcia i napięcie tt_ur pojawiające się na zaciskach zewnętrznych generatora (a zatem także na bazie tranzystora) jest mniejsze od e„, i wynosi:

^1,0    -«„= 0,625 <•    (3.16.2)

h\ i-

u„ = — /?,+/>„

(0.6+ 1,0) kil

Drugie źródło schematu zastępczego na obwód wejściowy nie wpływa (wobec h/2r = 0 nie ma oddziaływania zwrotnego).

W obwodzie wyjściowym schematu zastępczego płynie prąd i„, pomnożony przez h₂i_r. który rozpływa się na dwie równoległe gałęzie o przewodnościach hm • IV= 1 /Rc ■ Prąd ten na zaciskach wyjściowych wytwarza napięcie równe:

J__ h,_lte„ _I

".v ~ OhicKr)~

(3.16.3)

Y_c    Rj+h_Mt /i,,, + Y_c

Na podstawie ostatnich dwu zależności możemy wyznaczyć w'zmocnienie napięciowe wzmacniacza k„:

k -“■* -~V _^{1    100    1}

«...

h_nr + Y_c I kil (0,1 + l,0);nS

- = -90.9

(3.16.4)

oraz wzmocnienie k_e przy założeniu że sygnałem wejściowym jest SEM rów na e,,,:

■k_u = 0,625 A- =

-h..

1

100

I

R. ⁺ 6\ i, /tj2, + Y_c

- = -56,8 (0,6 + IU-n (0,l + I,0)/»5

(3.76.5)

-79-