Elektronika W Zad cz 2 4

w Ciązynskt - ELEKTRONIKA W ZADANIACH Częić 3 Analiza małosygnnłowa układów półprzewodnikowych

Współczynnik oddziaływania zwrotnego i admitancja wyjściowa tranzystora zachowują zatem swoje zerowe wartości także dla konfiguracji WB, co prowadzi do schematu jak na rysunku 3.17.3 zawierającego tylko 2 źródła wymuszające (e_m. i I1211, i i), który może być dla małych sygnałów uważany za liniowy, a więc może być rozwiązany dzięki zastosowaniu zasady superpozycji i podstawowych twierdzeń elektrotechniki.

R,

60011

't : h_m WB

Rys. 3.17.3

Zauważmy tylko, że do tego układu możliwe byłoby bezpośrednie zastosowanie rozwiązania ogólnego naszkicowanego w rozdziale W3.2 Wprowadzenia i jego wyników zebranych w tabeli W3.1. Schemat z rysunku 3.17.3 różni się bowiem od ogólnego schematu z rysunku W3.3 tylko pod następującymi względami:

•    na schemacie ogólnym nie ma rezystora Re- Zauważmy, że rezystor ten stanowi dodatkowe obciążenie źródła sygnału wejściowego e_m. Uwzględnienie prądu tego dodatkowego obciążenia źródła równego u_kJRe zmniejszy wartości rezystancji wejściowej (gdyż Re dodaje się równolegle do rezystancji wejściowej samego c/.wórnika) 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 czwórnika jest rezystor Rl-Rezystancja wyjściowa czwórnika (widziana z jego zacisku wyjściowego) tego rezystora nie obejmuje. Na naszym schemacie dla składowej zmiennej rolę rezystora obciążenia spełnia rezystancja kolektorowa Rc- Rezystancja wyjściowa całego wzmacniacza (widziana z jego zacisku wyjściowego) musi uwzględniać rezystor Rc- a zatem powinna być obliczona jako równolegle połączenie Rc i rezystancji wyjściowej czwórnika obliczonej z ogólnego w'zoru podanego w tablicy W3.1. Użytkowe obciążenie Rl (pokazane na rysunku 3.17.3 linią przerywaną) podłączone ewentualnie do zacisku wyjściowego wzmacniacza okazałoby się włączone równolegle do Rc. czyli jego uwzględnienie nie powoduje większych komplikacji obliczeniowych, gdyż zmienia tylko wartość liczbową (Rc || Rl) podstawianą w miejsce Rc'.

•    wobec tego że hm, = 0, na naszym schemacie zastępczym znika SEM oddziaływania zwrotnego równa h 121, u»y i tranzystor dla sygnału wejściowego przedstawia sobą tylko rezystancję równą hj//,;

•    wobec tego że h₂2h = 0. na naszym schemacie zastępczym cały prąd sterowanej SPM równy h₂n, ii płynie przez Rc-

Dwa ostatnie z omówionych aspektów prowadzą do znacznego uproszczenia rozwiązania. Dlatego poniżej przedstawimy pełne rozwiązanie nie korzystając z zależności podanych w tabeli W3.1. (Ich wykorzystanie do tego przypadku pozostawiamy zainteresowanemu Czytelnikowi).

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

\d I. Dla obwodu wejściowego schematu z rysunku 3.17.3 manty wartość pi

L-TT^T    (3.17.1)

gdzie:

hub

R. + A»*|*e

h_uh-R, 9.90 SI \kSl _

9,80 ił

(3.17.2)

9,90i2 + im

W wyniku przepływu prądu /_Mr na rezystancji wewnętrznej generatora występuje spadek napięcia i napięcie u,« pojawiające się na zaciskach zewnętrznych generatora (a zatem także na bazie tranzystora) jest mniejsze od e_m i wynosi:

A,J«_£    9,80 si

“ — - ^= 0,0161 • _e„ (3.17.3)

u.* =*

(600 + 9.80) Q

R, ⁺^IIO||^łH

Uzyskany wynik świadczy o tym. że źródło e_Hr pracuje w warunkach bliskich zwarciu. Przyczyną jest bardzo mała (w stosunku do rezystancji /?,) wartość rezystancji wejściowej tranzystora w konfiguracji WB. Drugie źródło schematu zastępczego na obwód wejściowy nic wpływa (wobec hm, = 0 nic ma oddziaływania zwrotnego).

Prąd w dzieli się na dwie gałęzie równoległe w taki sposób, że prąd wejściowy czwórnika ii wynosi:

=

_ 0,0161 e-

= 1,6210 ³ 2=.

n

(3.17.4)

h_w, 9,90 SI

W obwodzie wyjściowym schematu zastępczego przez rezystor Rc płynie prąd ii pomnożony przez h₂n,. Prąd ten na zaciskach wyjściowych wytwarza napięcie równe:

= -OhuJ, )R_C = ■- (" 0.99 ■ 1,62 • 10'⁵ ^Ł) \kSl = 1,60 •    (3.17.5)

Odpowiada temu wartość wzmocnienia dla sygnału e„:

*_r=^- = 1,60    (3.17.6)

e,„

i poszukiwana amplituda napięcia wyjściowego:

=k'E„_m =l,60-I00mV'=160ntV    (3.17.7)

Dzieląc stronami równania (3.17.3) i (3.17.5) otrzymamy wzmocnienie sygnału u_Kt panującego na zacisku wejściowym wzmacniacza:

1,60 e

- = 99,4

(3.17.8)

u_u._c 0.0161 e„

Odnotujmy bardzo duży (62-krotny) spadek wzmocnienia dla sygnału e_m (w porównaniu ze wzmocnieniem k„ dla wymuszanego na wejściu wzmacniacza napięcia '<»■(■), wynikający z tego że rezystancja wejściowa naszego wzmacniacza (równa hi ii, = 9,90 SI) jest bardzo mała w stosunku do rezystancji wewnętrznej źródła sygnału (R, = 600 fl). Z wykonanych obliczeń wynika, że aby wzmacniacz z tranzystorem w konfiguracji WB dobrze spełnił funkcję wzmacniacza napięciowego musi być sterowany ze źródła sygnału o małej rezystancji wewnętrznej (najlepiej ze źródła o charakterze SEM). Mała rezystancja wejściowa i duża rezystancja wyjściowa powodują, że wzmacniacz ten bliższy jest ideałowi wzmacniacza prądowego.

Ad 2. Podłączenie obciążenia Ri. = 1 kf2 nie zmienia nic w obwodzie wejściowym (brak oddziaływania zwrotnego), a tylko stwarza drugą gałąź równoległą dla prądu

-87-