Elektronika W Zad cz 2 9

W Ciątytoki - ELEKTRONIKA W ZADANIACH Część 3 Analiza maJosygnalowa układów półprzewodnikowych

wzmocnienie napięciowe układu, należy uznać że tranzystor jest obciążony admitancją Y_L = l/R_c= I mS. Tak więc mamy wzmocnienie:

— y₃i _ -100 mS

*.=■

= -95,2

y₂₃ + Y_l (0,05 +1) mS Odpowiada temu amplituda prostokątnego na wyjściu równa:

U„_m =95,210/nV=952mV    (3.22.2)

Zauważmy jeszcze, że obciążenie użytkowe R_L na schemacie zastępczym okazałoby się podłączone równolegle do /?<-. a zatem zwiększałoby równoważną takiemu połączeniu wartość Yi.. Na podstawie równania 3.22.6 możemy powiedzieć, że odpowiadałoby to zmniejszeniu wzmocnienia napięciowego.

przebiegu

(3.22.1)

Schemat zastępczy analizowanego układu dla sygnału tętnień u, jest pokazany na rysunku 3.22.3. Po wrysowaniu pomiędzy wyprowadzenia tranzystora schematu małosygnałowego typu y otrzymujemy postać schematu zastępczego pokazaną na rysunku 3.22.4. Dla zwartej SEM sygnału u_wr baza tranzystora jest poprzez kondensator sprzęgający C„_r zwierana do masy, składowa zmienna u_t jest równa zeru, prąd źródła prądowego yn u, ma więc także wartość zerową (co odpowiada rozwarciu tej SPM). Obecność tranzystora w obwodzie wyjściowym przejawia się tylko poprzez włączenie rezystancji równej 11\22 = l/(0,05 mS) = 20 kQ pomiędzy wyjście a masę układu. Tak więc mamy „wzmocnienie” dla napięcia tętnień równe:

R,

120 k

]i,=0

Rys. 3.22.4

_ “i u, _    \/y

12__

20 kQ

l/yj, + R_c 21 kQ.

= 0.952

(3.22.3)

Wymaganie, aby amplituda sygnału użytkowego była na wyjściu wyższa niż amplituda tętnień „o 40 dB” oznacza innymi słowy, że powinna być w danych warunkach większa „100-krotnie”. Przy U_uym = 952 mV tętnienia zawarte w napięciu wyjściowym wzmacniacza mogą mieć amplitudę 9,5 mV. co przy tłumieniu wyrażonym zależnością (3.22.3) oznacza, że napięcie zasilające może zawierać tętnienia o amplitudzie nie przekraczającej 10 mV. Dopuszczalny współczynnik tętnień zasilacza wynosi zatem:

U,„ _10/nV

Err \5V

Rys. 3.22.5

= 0,6710-

(3.22.4)

Zauważmy jeszcze, że obciążenie użytkowe R_L na schemacie zastępczym z rysunku 3.22.3 okazałoby się podłączone równolegle do 1 /yn. co odpowiada większemu tłumieniu tętnień. Zmniejsza się też jednak wtedy wzmocnienie sygnału wejściowego.

NV Ctązynski ELEKTRONIKA W ZADANIACH Część 1 Analiza małosygnalowa układów półprzewodnikowych

powered by

Mi siol

Ad 2. Załóżmy, że napięcie zasilające zawiera tętnienia o największej dopuszczalnej amplitudzie równej 10 mV. W tej sytuacji przy podłączonym źródle sygnału użytkowego, ale przy zerowej wartości u„ na wyjściu występują tętnienia o amplitudzie 9,5 mV. Odłączenie źródła sygnału u_we powoduje, że baza tranzystora nie jest już zwierana do masy układu i schemat zastępczy układu zmienia się do postaci pokazanej na rysunku 3.22.5. Napięcie tętnień dzieli się teraz w obwodzie wejściowym tranzystora w taki sposób, że:

(\ly„M,    I*Q|60*£2    0,984

-    ~ (120 + l|j60) A:Q“^r * W*'    ^

Dzięki temu. że nie uwzględniamy oddziaływania zwrotnego, to napięcie jest niezależne od obwodu wyjściowego tranzystora. W obwodzie wyjściowym mamy dwa wymuszenia, przy czym wpływ pierwszego z nich. tzn. SEM równej u, przy rozwartej SPM został już obliczony (oznaczmy go jako i wyraża się zależnością (3.22.3). Wpływ drugiego wymuszenia, tzn. SPM równej:

^y»^uiao-^8|3«"^is»-“.

przejawia się jako spadek napięcia na równoległym połączeniu rezystancji (Ily_a) || Rc =20 kn||l U2 = 0.952 kfi:

u,„ = - 0.952 kSi ■ 0,813 (mS) • u, = - 0,774 • u,    (3.22.7)

Znak minus świadcz)' o tym. że tą drogą tętnienia przedostają się na wyjście ze zmianą znaku. Sumaryczna amplituda tętnień po odłączeniu źródła sygnału wynosi: u, „ = ", „ + «j„ 2 0,952 • u, - 0,774 • u, = 0,178 ■ u,    (3.22.8)

czyli jest mniejsza od wynikającej z zależności (3.22.3) i mniejsza od 2 mV.

Rozwiązanie 2

Układ WE z rysunku 3.22.2 był już w tym zbiorze analizowany metodą macierzy admitancyjnej wielokrotnie. Dlatego zastosujemy tę metodę tylko do powtórzenia rozwiązania dla tętnień sieciowych.

Ad 1. Na schemacie zastępczym analizowanego układu dla składowej zmiennej (pokazanym poprzednio na rysunku 3.22.3) oznaczono przez © zacisk wejściowy dla tętnień, a przez © zacisk wyjściowy (wyprowadzenie kolektora tranzystora) i pokazano go ponownie na rysunku 3.22.6. Macierz układu będzie posiadała tylko dwa wiersze i dwie kolumny. W pełnej macierzy tranzystora należy wykreślić wiersz i kolumnę odpowiadające podłączonemu do masy emiterowi, ale także wiersz i kolumnę odpowiadające podłączonej do masy bazie. Z 9-ciu pól macierzy admitancyjnej tranzystora pozostanie zatem tylko pole zawierające admitancję wyjściową )’22- Tranzystor pojawi się w macierzy układu tylko jako wartość admilancji y₂₂ podłączona do węzła ®.

©    _® (C)

r,+Yc	-Yc
-Yc	yn+Yc

©

®<C)

Rys. 3.22.7 Macierz admitancyjna układu z rysunku 3.22.6

-117-