Elektronika W Zad cz 2 4

w Civyóikt - ELEKTRONIKA W ZADANIACH Cżęić 4 Charakterystyki częstotliwościowe układów elektronicznych

czyli transmitancja ma także postać identyczną jak w przypadkach 1 i 2, tylko różni się wzmocnieniem dla wysokich częstotliwości i pulsacją graniczną, która teraz wynosi:

w' =111000(-)    (■4.12.18)

°    s

Odpowiada to 3 dB-owej częstotliwości granicznej:

_/. ₌ U^000₍l_{) = 17670Hz}    (4.12.19)

* 2n s

Jak łatwo sprawdzić punkt określony przez wartości k_u' i fo oraz punkt określony przez wartości k_u“ i fo" leżą na tej samej asymptocie określonej równaniem (4.12.5). Na rysunku charakterystyk dla tego przypadku nie pokazano, aby nie zaciemniać obrazu (leżałyby pomiędzy charakterystykami dla dwu poprzednich przypadków).

Ad 4. W przypadku gdybyśmy mogli przyjąć jednocześnie yn = 0 i y22 = 0 (czyli potraktować tranzystor jako sterowane napięciem wejściowym idealne źródło prądowe) postępując podobnie jak poprzednio otrzymalibyśmy dla transmitancji napięciowej na podstawie (4.12.4) wyrażenie identyczne z równaniem asymptoty (4.12.5), które teraz jednak byłoby prawdziwe dla wszystkich wartości częstotliwości. Aby narysować tę asymptotę na charakterystyce amplitudowej w przyjętym układzie współrzędnych, (gdzie na osi poziomej mamy wielokrotność częstotliwości charakterystycznej fo) możemy napisać:

₌ wL- y₂,    =9.iO"^lco = 910~^<27t/— = 18nl,136—= 64.3—    (4.12.20)

Y + Y_B+y_u    */o    /o /,

Tak więc zgodnie z równaniem (4.12.20) przy wzroście częstotliwości wzmocnienie przy nachyleniu charakterystyki równym 20 dB/dek narastałoby nieograniczenie (nie obserwowalibyśmy jego nasycenia). Tłumaczymy to faktem, Ze teraz przy wzroście częstotliwości nieograniczenie narasta impedancja obciążenia jaiL, a wzmocnienie (co wynika chociażby ze wzoru podanego dla tego uproszczonego modelu w tablicy W3.3) jest do tej impedancji proporcjonalne.

W rzeczywistym układzie wzmocnienie na pewno nie może nieograniczenie narastać. Uzyskane wyniki ujawniają wyraźnie ograniczenia przydatności uproszczonego modelu tranzystora. Dla niskich częstotliwości otrzymujemy dobre wyniki niezależnie od dokładności modelu tranzystora dla parametrów y/o i yz2- Dokładność modelu odgrywa natomiast istotną rolę przy opisie zachowania tranzystora dla wyższych częstotliwości (w analizowanym przykładzie powyżej 10 kHz).

W przypadku 1. lub 2. mamy rezystancję wyjściową \ly22 tranzystora włączoną na schemacie dla składowej zmiennej równolegle do jcoL. Nawet jeśli wartość 1 h'22 (niezależna od częstotliwości) jest duża, to przy odpowiednio wysokiej częstotliwości ona decyduje o wypadkowej impedancji równoległego obwodu i wzmocnienie ustala się na pewnej wartości maksymalnej. Podobny okazałby się wpływ rezystancji obciążenia, która na schemacie dla składowej zmiennej tworzyłaby trzecią równoległą gałąź obwodu wyjściowego.

Jeśli, jak w przypadku 3 tranzystor ma nieskończoną rezystancję wyjściową (_V22 = 0), przyczyną ustalenia się wzmocnienia dla wysokich częstotliwości jest oddziaływanie zwrotne w tranzystorze, nasilające się przy rosnącej z częstotliwością wartości napięcia wyjściowego.

_ ina _

W Ciązyński - ELEKTRONIKA W ZADANIACH Czfii 4 Chłraktcryityki cręjloiliwościowe ukt«k>w elektronicznych

powered by

Mi sio!

(4.13.1)

Zadanie 4.13

Na wejście wzmacniacza z rysunku 4.13.1 podawane jest napięcie sinusoidalne o małej amplitudzie i częstotliwości zmienianej w szerokim zakresie. Możliwe jest przyjęcie następujących założeń:

• zachowanie tranzystora polowego dla małych przyrostów prądu i napięć w otoczeniu jego punktu pracy w tym układzie można opisać stosując parametry małosygnałowe typu y. Zakładamy, że transkonduktancja g_m ma wartość zależną od częstotliwości (pulsacji co) sygnału:

= 8m =

_    _ OWfl

1 + j to/CDj

gdzie:    g_mo = 2 (mA/V) to transkonduktancja dla małych częstotliwości, oraz

Wf = 10° (1/s) to 3 dB-owa górna pulsacja graniczna traęskonduktancji. Pozostałe parametry admitancyjne tranzystora przyjmujemy jako równe zeru, tzn.

y//= y/2 = >22 = o mS;

dwa kondensatory sprzęgające oznaczone jako C, mają pojemności na tyle duże, że w całym zakresie rozpatrywanych częstotliwości można przyjmować 1 /(coC,) = 0. wzmacniacz pracuje w stanie biegu jałowego, bez zewnętrznego obciążenia.

Należy:

1.    wyznaczyć transmitancję napięciową i przedstawić przebieg charakterystyki częstotliwościowej w logarytmicznym układzie współrzędnych;

2.    przeanalizować możliwość podniesienia górnej częstotliwości granicznej wzmacniacza przez zmiany układowe w obwodzie drenu tranzystora.

Rozwiązanie

Rys. 4.13.2

Ad 1. Schemat zastępczy analizowanego układu dla sygnału ma postać jak na rysunku 4.13.2. Tranzystor pracuje w konfiguracji WS z obciążeniem w obwodzie drenu w postaci rezystora R. Każda z poznanych metod potwierdzi widoczne już z tego schematu wnioski, że rezystancja wejściowa widziana z bramki tranzystora wynosi Re (dla tranzystora polowego przyjęcie powyżej yu = g_Ki = 0 jest w pełni uzasadnione), a wzmocnienie napięciowe sygnału u_gs występującego na bramce tranzystora wynosi -g_mRo ■ Kondensator wejściowy C_K, tworzy z rezystancją wejściową górnoprzepustowe ogniwo RC o transmitancji znanej np. z zadania 4.5. Możemy więc od razu napisać, że transmitancja napięciowa wzmacniacza jest opisana zależnością:

KA iw) = ~e_Rr. ^j(3)R“^C'*-    (4.13.2)