Elektronika W Zad cz 2 1

W Ciązynski - ELEKTRONIKA W ZADANIACH Cięić 3: Analiza mahisygnalowa układów półprzewodnikowych

Odnotujmy znaczący (37.5 %) spadek wzmocnienia, wynikający z tego że rezystancja wejściowa naszego wzmacniacza (równa hn_r = 1 kił) jest stosunkowo mata w porównaniu z rezystancją wewnętrzną źródia sygnału (R, = 600 O). Poszukiwana amplituda napięcia wyjściowego dla amplitudy sygnału E_mm = 10 mV wynosi więc: i/„_T„ =K|-£.,z» = 56,8 1 Omy =568 mV (3.16.6)

Ad 2. Podłączenie obciążenia /?/_ = 1 k O nic zmienia nic w obwodzie wejściowym (brak oddziaływania zwrotnego), a tylko stwarza trzecią gałąź równoległą dla prądu iwr l'2ir- Napięcie wyjściowe będzie teraz określone jako spadek napięcia wywołany przepływem tego prądu przez wypadkową przewodność trzech równoległych gałęzi:

“ut

_ h,_lce_w

j, + Y_c + Y_l R +h_Ui lu_2r + Y_c + Y_tczemu odpowiada wzmocnienie k/.

(3.16.7)

_k ^1 100___!_= - 29 8

' e.r /?,+*,„ /i,_2f + Y_c+Y_l (0,6 + 1) k£l (0,l + l,0+l,0)m5

(3.16.8)

Amplituda napięcia wyjściowego:

U_m._m = K | _m = 29,8 • 10 m V = 298 m V (3.16.9)

jest prawie dwukrotnie mniejsza niż w przypadku wzmacniacza nieobciążonego. Jest to dosyć oczywiste, gdyż jak wynika ze schematu zastępczego pokazanego na rysunku 3.16.3 rezystancja wyjściowa naszego wzmacniacza odpowiada równoległemu połączeniu Rc = 1 kil i \lh22 = 10 kil, czyli ma wartość 909 il.

Ad 3. Powyższe obliczenia znacznie uprościł brak powiązania zwrotnego pomiędzy obwodem wyjściowym i wejściowym schematu zastępczego pokazanego na rysunku 3.16.3. Konieczność uwzględnienia niczerowej wartości parametru hn powoduje, że na tym schemacie zastępczym pojawia się (w jego obwodzie wejściowym) trzecie źródło wymuszające, tzn. SEM oddziaływania zwrotnego o wartości /i/j* wiążąca ze sobąobvvód wejściowy i wyjściowy tego schematu. Teraz każdy prąd i napięcie w układzie muszą być obliczane jako suma trzech składowych pochodzących od poszczególnych wymuszeń. Uwzględnienie oddziaływania zwrotnego w tranzystorze powoduje więc. że rozwiązanie tematowego zadania sprowadza się do ogólnego przypadku, naszkicowanego we Wprowadzeniu, którego wyniki są zestawione w tablicy W3.I.

Rozwiązanie 2

Do analizy omawianego układu może być także zastosowana metoda macierzy

admitancyjnej, pod warunkiem

wcześniejszego przeliczenia wartości

podanych parametrów hybrydowych /i, na parametry admitancyjne y dla konfiguracji WE. Przeliczenie takie na podstawie wzorów podanych w tabeli W3.6 (wyprowadzonych w zadaniu 3.6) daje następujące wartości parametrów admitancyjnych tranzystora:

Rys. 3.16.4

= 1 mS

.Vii =0

yj, =100mS

v„ = 0,1 mS

W C.ążyńsk. - ELEKTRONIKA W ZADANIACH Część 3 Analiza małosyunalowa układów półprzewodnikowych

Mi siol

/c schematu zastępczego analizowanego układu dla składowej zmiennej (pokJ/anćgo^^^^^^™ przednio na rysunku 3.16.2) usunięto zbędne teraz informacje i pokazano go ponownie na rysunku 3.16.4.

Schemat ten zawiera 3 węzły, którym przydzielono oznaczenia: © dla wejścia. ® dla wyprowadzenia bazy i ® dla wyprowadzenia kolektora tranzystora. Macierz układu będzie posiadała zatem trzy' wiersze i trzy kolumny.

Elementy' bierne układu uwzględniamy w taki sposób (patrz rozdział W3.6 Wprowadzenia), że na przekątnej głównej macierzy wpisujemy najpierw dla każdego węzła ..sumę admitancji podłączonych do tego węzła". W naszym układzie będzie to oznaczało, że dla węzła © (czyli wejścia) wpisujemy admitancję wewnętrzną generatora Y„ dla węzła © (czyli bazy tranzystora) podłączoną także do bazy admitancję wewnętrzną generatora Y„ a dla węzła ® (czyli kolektora tranzystora) wpisujemy podłączoną do kolektora admitancję Yc-

Zgodnie z opisem metody admitancyjnej podanym we Wprowadzeniu powinniśmy następnie jako elementy macierzy leżące po obydwu stronach przekątnej głównej wpisywać ze znakiem minus „admitancję łączące poszczególne węzły". W naszym układzie pomiędzy węzłami © i ® jest włączona gałąź o admitancji Y,-, czyli Z, pojawi ze znakiem ujemnym w elementach macierzy o indeksach (I ;2) i (2; I).

W analizowanym układzie węzły © i ®. oraz ® i ® nie są zc sobą połączone zewnętrznymi gałęziami, a więc pozostałe elementy macierzy mają wartości zerow'c.

Otrzymana macierz elementów biernych (rysunek 3.16.5) odpowiadałaby analizow-anemu układowi, z którego usunięto tranzystor.

® (B)

®(C)

0 <D (B) 0 (C)

Y,	-Yt	0
-Y,	Y,	0
0	0	Yc

Rys. 3.16.5 Macierz elementów biernych

® (C)

Vll	V/2
Y2I	Vj?

Kys. 3.16.6 Macierz admitancyjna tranzystora w konfiguracji WE

Tranzystor uwzględniamy w taki sposób, że jego macierz admitancyjną (patrz rysunek 3.16.6) nakładamy na zaznaczony na rysunku 3.16.5 grubszą linią fragment macierzy elementów biernych, co odpowiada dołączaniu admitancji schematu zastępczego tego tranzystora do odpowiednich węzłów. Uzyskujemy w ten sposób (pauz rysunek 3.16.7) pełną macierz opisującą analizowany układ, pozwalającą na wyznaczenie jego poszukiwanych wielkości charakterystycznych.

	©	© (B)	® (C)
©	Yt	-Yt	0
© (B)	-Yt	Y, + \ti	V/2
® (C)	0	y?t	Yc + W

Rys. 3.16.7 Macierz admitancyjna układu wzmacniacza z rysunku 3.16.1

Ad 1. Układ nasz traktujemy jak wzmacniacz, którego wejście znajduje się w węźle o numerze a = 1. a wyjście w węźle o numerze b = 3. Wzmocnienie napięciowe układu dla wejściowej SEM równej e_ur obliczamy zc wzoru Nr 2 podanego w tabeli W3.7. ponieważ układ pracuje bez obciążenia zewnętrznego. Rezystor lic uwzględniono w

-81 -