Elektronika W Zad cz 2 8

W Cntyński - ELEKTRONIKA W ZADANIACH Częlć 1 Analiza maloiygnalowa układów półprzewodnikowych

	®(B)	®(C)	®(E)
®(B)	0,305 + IojC	-0,005	-0,2
®<C)	9,955	0,005	- 10,0
®<E)	- 10,2	0	10,3

Rys. 3.21.9 Pełna macierz admitancyjna z uwzględnieniem kondensatora C podłączonego do bazy tranzystora

(3.21.10)

(-l)²*² (0.305 + ja>C)• 10,3-0.2• 10,2 1,1015 + 10,3-./g)C

Dzięki temu. że dla tranzystora mamy jednocześnie yn = 0 i yn = 0, element Y_J2macierzy jest równy zeru i podłączenie kondensatora nie wpływa na wartość dopełnienia algebraicznego A23, tworzącego licznik wyrażenia określającego tłumienie tętnień. Zmienia się tylko (rośnie) wartość mianownika tego wyrażenia:

, A„ (-1)²*³ -(-0,005) (-10.2) 0,051

*fC ^— •

Współczynnik tłumienia zależy teraz od częstotliwości (czyli jest różny dla każdej harmonicznej zawartej w trójkątnym przebiegu tętnień) i ma charakter zespolony (czemu odpowiada przesunięcie fazowe sinusoidy napięcia wyjściowego względem wejściowego). Jeśli jednak poszukujemy rozwiązania przybliżonego, możemy założyć że o tętnieniach na wyjściu decyduje składowa podstawowa 100 Hz (kolejne harmoniczne są tłumione coraz silniej) i napisać, że moduł pożądanego współczynnika tłumienia ma wynosić 10 mV_pp/ I V_pp = 0,01:

M-

0,051

Vl,l015²+(10,3o)C)² y]\,\2 + \06,09«oCy

r — 0,01

(3.21.II)

(3.21.12)

(3.21.13)

(3.21.14)

Po przekształceniach mamy:

[1.12 + 106.09 • (coC)² ](S)⁴ = (S⁴) = 26,01 (S^J)

Pożądana wartość admitaneji wnoszonej przez kondensator wynosi:

w C = J^(26,01~ U2HSJ _ ^0 235 (S²) = 0.484 (S) v 106,09 (S²) ^y

Odpowiadająca jej wartość pojemności to:

_C=_M84(S_L= J„.,_{p=77 p}

2ti-100(Hz)

Jest to pojemność zapewniająca w badanym układzie 100-krotne tłumienie tętnień sieciowych, gdyby można było założyć że ich kształt jest bliski sinusoidalnego (w rzeczywistym układzie prostowniczym wymagałoby to zastosowania filtru prostowniczego o wejściu indukcyjnym, czyli dławika). Obliczona wartość jest bliska uzyskanej w przybliżonej analizie przedstawionej w rozwiązaniu I. Większa dokładność obliczeń nie jest potrzebna, gdyż w praktyce i tak zapewne zechcemy zastosować kondensator z szeregu E12 o znamionowej wartości pojemności 820 pF± 10%.

Na zakończenie zauważmy jeszcze, że pojemność C skutecznie zmniejszająca wpływ szybkich zmian napięcia wejściowego oczywiście nie może zmniejszyć wahań napięcia wyjściowego stabilizatora spowodowanych powolnymi zmianami wartości średniej napięcia wejściowego. Przy takich zmianach wynikających z wahań przemiennego napięcia sieci zasilającej podawanego na prostownik, o powolnych zmianach napięcia wyjściowego stabilizatora nadal decyduje rezystancja dynamiczna zastosowanej diody stabilizacyjnej (diody Zenera).

W Ciązyński ELEKTRONIKA W ZADANIACH

Mi sio!

Część 3. Analiza małosygnalowa układów półprzewodnikowych

Zadanie 3.22

Na wejście wzmacniacza z rysunku 3.22.1 podaje _sję przebieg prostokątny o częstotliwości 1 kHz i amplitudzie U_nem= 10 mV. Na napięcie zasilające £_cc = 15 V nałożone są tętnienia o kształcie trójkątnym pochodzące z dwupolówkowego prostownika sieciowego. Zachowanie tranzystora dla małych przyrostów prądów i napięć w otoczeniu jego punktu pracy w tym ukladz.ie opisują parametry małosygnalowe typu y o wartościach:

V// = 1 mS; y/2 = 0 mS;

\2/ = 100 mS; Y22 = 0.05 mS; a dla częstotliwości zarówno sygnału wejściowego jak i tętnień sieciowych impedancje kondensatorów sprzęgających C\„, C„_T oraz C_E są równe zeru (tzn. każdy z tych kondensatorów można uważać za zwarcie). Należy:

1. wyznaczyć dopuszczalny współczynnik tętnień napięcia zasilającego (określony jako stosunek amplitudy tętnień u, czyli U,_m do wartości stałej napięcia zasilającego Ecc), przy którym stosunek amplitud sygnału i tętnień na wyjściu wzmacniacza wynosi co najmniej 40 dB;

2. zbadać, jak zmieni się amplituda tętnień zawartych w napięciu wyjściowym wzmacniacza po odłączeniu źródła sygnału

Wzmacniacz pracuje w stanie biegu jałowego, bez zewnętrznego obciążenia (czyli traktujemy rezystor ft_cjako jedyne obciążenie tranzystora).

Rozwiązanie I

357"?

r ’:'¹

-O-

R=r

1 k

t,-

-----7---

^UT

Ad 1. Analizowany układ możemy rozpatrywać jako wzmacniacz o dwu wejściowych sygnałach zmiennych o charakterze SEM: użytkowym sygnale prostokątnym u_Ke i zakłócającym sygnale tętnień sieciowych u, o kształcie trójkątnym. Dla małych amplitud tych sygnałów wzmacniacz możemy uważać za układ liniowy i zgodnie z zasadą superpozycji obliczać wzmocnienie dla każdego sygnału działającego oddzielnie, przy drugiej SEM zwartej. W obydwu przypadkach (zarówno dla częstotliwości sygnału 1 kHz jak i dla czętotliwości tętnień równej 100 Hz) kondensator C_E zwiera emiter tranzystora do masy eliminując z obwodu rezystor R_E (zapewniający ujemne sprzężenie zwrotne dla prądu stałego, a zatem poprawiający stałość temperaturową punktu pracy

tranzystora). Rys. 3.22.2

Schemat zastępczy analizowanego układu dla sygnału u_H, ma postać jak na rysunku 3.22.2. Dla zwanej SEM tętnień rezystor kolektorowy R_c jest drugim końcem podłączony do masy, a rezystory Ri i Ri obwodu polaryzacji bazy połączone równolegle stanowią tylko dodatkowe obciążenie źródła u_we. Kondensatory sprzęgające C_k, i C„, są traktowane jak zwarcie. Jak się okazuje tranzystor pracuje w konfiguracji WE. a chcąc wykorzystać podaną w tabeli W3.3 zależność określającą

-115-