Elektronika W Zad cz 2 2

w Ciążynski ELEKTRONIKA W ZADANIACH Część 3 Analiza małosygnałowa układów p&przcwodmkowych

Rys. 3.19.1

Zadanie 3.19

Dla wtórnika emiterowego z rysunku 3.I9.1 pobudzanego przebiegiem sinusoidalnym m„, o częstotliwości l kHz należy przy braku obciążenia (tzn. dla Rl = °°) obliczyć:

1.    wzmocnienie napięciowe k„ - u_Hr/u_m;

2.    rezystancję wejściowy

3.    rezystancję wyjściową,

hit = 0;

a dla częstotliwości sygnału wejściowego impcdancje kondensatorów- C„ C_Kr i C„_:, są równe zeru (tzn. każdy z tych kondensatorów można uważać za zwarcie).

jeśli zachowanie tranzystora T dla małych przyrostów prądów i napięć (w otoczeniu jego punktu pracy określonego przez stałą wartość Ecc, której w temacie zadania się nie podaje) opisują parametry małosygnałowe typu h_c o wartościach: h/it = 1 k£2;    hi2e ⁼ 0\    h 2u⁼ 100;

Rozwiązanie 1

Postępując zgodnie z zaleceniami omówionymi we Wprowadzeniu (patrz rozdział W3.6) otrzymujemy schemat zastępczy analizowanego układu dla składowej zmiennej o postaci jak na rysunku 3.19.2. Podłączony do stałego napięcia zasilającego Ecc (składowa zmienna tego napięcia jest równa zeru) koniec rezystora /?; i kolektor tranzystora na naszym schemacie okazują się połączone z masą układu. Kondensatory sprzęgające C„ C„, i C,_n są traktowane zgodnie z tematem jak

zwarcie, czyli kondensator C, podłącza równolegle do rezystora r_Vs. 3.19.2

Re rezystancję R_t ||/?2, co daje w tym miejscu rezystancję

zastępczą Ri || R₂1| Rn = 909 O.. Z rysunku wynika, że napięcia wejściowe i wyjściowe

są odniesione do potencjału masy. do którego jest podłączony kolektor tranzystora. Okazuje się więc, że tranzystor pracuje w konfiguracji WK.

Wrysowanie pomiędzy wyprowadzenia tranzystora jego schematu zastępczego dla podanych w temacie parametrów małosygnałowych h doprowadza nas do schematu jak na rysunku 3.19.3. Schemat ten zawierający 2 źródła wymuszające («»* oraz. hu ■ ii) może być dla małych sygnałów uważany za liniowy, a więc może być rozwiązany dzięki zastosowaniu zasady superpozycji i podstawowych twierdzeń elektrotechniki.

a i9.i)

Ad 1. Zauważmy najpierw, że prąd i_m obciążający źródło «„ rozpływa się na dwie gałęzie równoległe o rezystancjach R.i i hu_e, a występujące na tych elementach obwodu napięcie jest różnicą napięcia wejściowego i wyjściowego. Mamy więc: ,h^+hU'

w Olszyński ELEKTRONIKA W ZADANIACH Część 3: Analiza mołosygnałowa układów półprzewodnikowych

Prąd ii wpływający do bazy tranzystora jest częścią prądu i„_r wynikaj podziału pomiędzy te dwie równoległe gałęzie:

R,    -u„

Prąd ten pomnożony przez współczynnik wzmocnienia hu, pojawia się jako wartość prądu SPM stanowiącej jedno z wymuszeń w układzie. Pierwsza składowa napięcia wyjściowego pochodząca od przepływu prądu SPM (liczona przy zwartej SEM napięcia wejściowego) przez trzy gałęzie równolegle o rezystancjach R_z , lin, i Rj wynosi:

i)

03.19.3)

—ii.

*11,

Podstawiając wartości liczbowe uzyskujemy 40AD-1AD 40 _

/?, h,,, =-=—AD = 0.976 AD

^,!l "^c 40*n+im 4i

R)\ I'uĄ^rz ul =100

0,976 0,909 0,976 + 0,909 u_w, -u

AD = 0,471 AD

1AD

0,47IAD = 47,1 («„-«„)

(3.19.4)

Drugą składową napięcia wyjściowego u„_y obliczamy (przy rozwarciu SPM) jako równą wymuszeniu u„, pomniejszonemu o spadek napięcia wywołany przepływem prądu wejściowego (/„,) na równoległym połączeniu rezystancji Ri i hi_ie, czyli:

= 0,482

(3.19.5)

(3.19.6)

(3.19.7)

(3.19.8)

R₇    0,909 AD

-+R,

0,976 ££2+0,909 kii

⁺ *i i.

Łącząc równania (3.19.4) i (3.19.5) otrzymujemy:. m_ut =«u, +    = 47,1 (tt„, -«„) +0.482u„

«„_T(I+47,l) = «,_lf(47,1+0,482) skąd już można wyznaczyć wzmocnienie napięciowe jako:

A„ = — = ^£ = 0,989 48,1

Ad 2. Rezystancję wejściową możemy obliczyć podstawiając uzyskane w punkcie wartości liczbowe do równania (3.19.1):

k, (l*we    tl i> v )

^+*11, _«

^3 ‘*11,

. -0.989 ii., _ 0,01 I n,,

0,976 A-D

0,976 AD

(3.19.9)

czyli:

^    «_2Ł=ą976_{m = gg7m}    (3.19.10)

i„ 0,011

Dla tranzystora o takich samych parametrach małosygnałowych w zadaniu 3.18 uzyskano rezystancję wejściową 102 kił. W tamtym układzie jednak baza tranzystora jest polaryzowana stałym prądem z SPM. co jak wiadomo z zadań rozważanych w drugiej części zbioru nie jest korzystne pod względem stałości temperaturowej punktu pracy tranzystora. Aby uzyskać dobrą stałość punktu pracy przy zmianach temperatury należy zastosować obwód polaryzacji bazy tranzystora w postaci dzielnika napięcia zasilającego złożonego z rezystancji R_t \ r₂ o możliwie małych

- 103-