Elektronika W Zad cz 2 8

w Ctążytoki ELEKTRONIKA W ZADANIACH Częii 3 Analmi malosygnałown układów półprzewodnikowych

Współczynnik ten wyraża liczbowo, ile razy wzmocnienie różnicowe jest większe o<j wzmocnienia wspólnego i dla idealnego wzmacniacza różnicowego (dla którego kan = 0) jest równy co. Zwyczajowo CMRR jest podawany w dB. W naszym przypadku mamy:

CMRR( dB) = 20 log

= 201og 101,5 = 40,1 dB

(3.25.25)

Produkowane jako układy scalone wzmacniacze różnicowe mają typowe wartości CMRR rzędu 120 dB, a więc uzyskany powyżej wynik nie jest zbyt imponujący. Aby go poprawić w analizowanym układzie należałoby zamiast rezystora R_E zastosować źródło prądowe, o jak największej rezystancji wewnętrznej. Rezystancja ta pojawia się na schematach zastępczych dla składowej zmiennej i decyduje (podobnie jak dobór tranzystorów o możliwie identycznych parametrach) o symetrii układu.

%

Ad 4. Wpływ tętnień u„ na wzmacniacz można przeanalizować na schemacie zastępczym pokazanym na rysunku 3.25.5. Schemat zawiera wprawdzie trzy źródła, ale obydwie SPM mają wartości zerowe (gdyż Ukd-^UH2) = 0) i należy traktować je jako przerwy. Nie jest to wniosek zaskakujący, gdyż wniosek przeciwny oznaczałby, że zmieniające się w takt tętnień sieciowych napięcie zasilające wpływa na wartości prądów idealnych SPM schematu zastępczego. Wobec tego, że pomiędzy źródłem a wyjściem wzmacniacza nie płynie żaden prąd. nie ma spadku napięcia na rezystancji Rc i napięcie tętnień u_h przenosi się na wyjście w całości, ze „wzmocnieniem’’ równym jedności, czyli mamy v = ««-•

Ta sytuacja mogłaby ulec zmianie w wyniku podłączenia do wyjścia rezystancji obciążenia Rt (tętnienia wtedy uległyby zmniejszeniu), lub w przypadku, gdybyśmy uwzględnili admitancje wejściowe y₂₂ tranzystorów.

Ad 5. Wpływ tętnień u,_e na wzmacniacz można przeanalizować na schemacie zastępczym pokazanym na rysunku 3.25.6. Schemat zawiera wprawdzie trzy źródła, ale obydwie SPM mają jednakowe wartości, gdyż ukd = «/«)■ Pozwala to na uproszczenie schematu do postaci pokazanej na następnym rysunku. Działa tutaj jedna SPM o podwójnej wartości prądu, a pomiędzy punktem odpowiadającym podłączeniu emiterów obydwu tranzystorów, a masą układu występuje podwójna admitancja wejściowa, czyli 2 yu- Aby napięcie wyjściowe pozostało takie samo, w obwodzie SPM włączono połowę wartości rezystancji Rc..

Przy oznaczeniu kierunku napięcia tętnień jak na

rysunku 3.25.7 dodatniej połówce zmiennego sygnału tętnień odpowiada zwiększenie wartości bezwzględnej ujemnego napięcia zasilania, a zatem wzrost prądów

(3.25.27)

(3.25.28)

W Ciązynski - ELEKTRONIKA W ZADANIACH Częsc 3 Aralia malosygnalowa układów półprzewodnikowych

tranzystora (strzałki pokazują dodatnie wartości przyrostów napięcia «/, czyli ui,_t oraz prądu SPM. czyli prądu kolektora). Mamy teraz obwód o dwu wymuszeniach i dążąc do obliczenia u_H> musimy obliczyć U/ jako sumę dwu składowych.

pierwsza składowa pochodząca od u„ obliczana przy rozwartej SPM wynika z podziału tego napięcia na rezystancjach R_E = I kQ i l/(2v;/) = 0,5 k£2 i wynosi:

“-idfert    ^fi-²⁵-²*

Druga składowa (obliczana przy zwartej SEM) wynika z przepływu prądu SPM przez równolegle połączone rezystancje /?_£= 1 k£2 i 1 /(2y//) = 0,5 kfł (co odpowiada rezystancji wypadkowej 1/3 kQ). ma zwrot przeciwny i wynosi:

2y₂i^Mi R_e    2    200

'    1 + 2 R_Fy„    3^,21    3 ¹

Wypadkowa wartość «/jest sumą obydwu składowych i wynosi:

•    ■    u.,    200

«, =u,+u, =-f-——u,

co pozwala wyznaczyć jej wartość wynikającą z przyłożenia zmiennego napięcia u,,:

„    200, u„    a„

«i(l+—) = y    czyli    ⁼^03    (3.25.29)

Teraz znamy już wartość prądu SPM, a zatem możemy wyznaczyć napięcie wyjściowe jako spadek wynikający z przepływu tego prądu przez rezystancję R_c (albo podwójnego prądu przez Rc/2):

u„ =-y₂,R_cu_l = -100m5 ■ 1 ż£2 •    = - 0,493 u,_c    (3.25.30)

Znak minus oznacza, że napięcie wyjściowe mierzone względem masy ma kierunek przeciwny do założonej zmiany u_te. Wzrostowi wartości bezwzględnej ujemnego napięcia zasilającego odpowiada zmniejszenie dodatniego napięcia wyjściowego w punkcie pracy (czyli ujemna połówka składowej zmiennej napięcia wyjściowego).

Podsumowując można powiedzieć, że amplituda tętnień ujemnego napięcia zasilającego przenosi się na wyjście tylko w połowie, czyli wymagania dotyczące ograniczenia przydźwięku sieciowego są dla tego zasilacza dwukrotnie łagodniejsze niż dla zasilacza napięcia dodatniego. Wymagania te okazałyby się jeszcze łagodniejsze dla większej wartości Re. a tętnienia zupełnie nie wpływałyby na napięcie wyjściowe w przypadku zastosowania w obwodzie emiterów źródła prądowego.

Jeśli tętnienia występują na obydwu napięciach zasilających to w zależności od ich przesunięcia fazowego ich wpływy na napięcie wyjściowe mogą się sumować lub częściowo kompensować.

Rozwiązanie 7.

Do analizy omawianego układu może być także zastosowana metoda macierzy admitancyjnej. Możliwe jest oczywiście utworzenie macierzy obejmującej wszystkie 6 węzłów układu i przechodzenie do kolejnych sformułowanych w temacie zadania Pytań poprzez skreślanie jej wierszy i kolumn odpowiadających węzłom

- 135-