Elektronika W Zad cz 2 8

w ('m/ytok. elektronika w zadaniach

Część 5 Analiza mnlosygnntowa układów półprzewodnikowych

V		y»	>12 ’	V
jl.			>22.	«2_

(W3.I6)

Graficznym zapisem układu równań admitancyjnych jest schemat zastępczy czwómika dla parametrów y (patrz rys. W3.7), w którym:

• lewa część odpowiada równaniu W3.14, gdyż zgodnie z tym równaniem prąd wejściowy i; jest sumą:

1) prądu płynącego przez przewodność (admitancję) wejściową yn w wyniku przyłożenia napięcia wejściowego i</, oraz 2) prądu SPM równej napięciu wyjściowemu u? pomnożonemu przez stałą yn (której sens można określić jako wyrażony w jednostkach przewodności (simensach) współczynnik zwrotnego oddziaływania napięcia wyjściowego na prąd wejściowy, czyli „admitancję zwrotną"):

• prawa część odpowiada równaniu W3.15. gdyż zgodnie z tym równaniem prąd wyjściowy t₂ jest sumą: 1) prądu płynącego przez przewodność (admitancję) wyjściową y₂₂ w wyniku pojawienia się napięcia wyjściowego u₂, oraz 2) prądu SPM równej napięciu wejściowemu uj pomnożonemu przez stałą y₂/ (której sens można określić jako wyrażony w jednostkach przewodności współczynnik oddziaływania napięcia wejściowego na prąd wyjściowy, czyli „admitancję przejściową”).

i,

Rys. W3.7 Schemat zastępczy czworniku dla parametrów admitancyjnych y

Jeśli teraz (podobnie jak poprzednio dla czwómika typu /t) uzupełnimy schemat zastępczy czwómika typu y o źródło sterujące (złożone z SEM o znanej wartości e i rezystancji wewnętrznej /?,-) oraz o rezystor obciążenia Rl (patrz rysunek W3.8) będziemy mogli dla tych obwodów zewnętrznych napisać dwa dodatkowe

równania (identyczne jak W3.4 i W3.5), które razem z równaniami W3.14 i W3.15 utworzą układ czterech równań o czterech niewiadomych ui, «₂, i; i i₂. Rozwiązanie tego układu równań pozwala na wyznaczenie małosygnałowych parametrów charakteryzujących cały obwód, tzn. takich wielkości jak wzmocnienie napięciowe, wzmocnienie prądowe, rezystancja wejściowa i rezystancja wyjściowa, w funkcji parametrów y oraz wartości R, (czyli K,) i Raczyli P/.). Definicje tych wielkości oraz uzyskane w naszkicowany sposób zależności zestawiono w tabeli W3.3.

™-

—i

'J c

T w

) (u

Rys. W3.8 Czwóra i k liniowy wynikający z parametrów y, z zewnętrznymi obwodami sterowania i obciążenia

Rys. W3.9 Schemat zastępczy czwómika typu y dla przypadku

yi2=y*2 = o

Na tym ogólnym etapie rozpatrzmy jeszcze wyidealizowany przypadek czwómika, dla którego możliwe jest przyjęcie y/2 = 0 i y₂₂ = 0. Odpowiada mu uproszczony schemat zastępczy z rysunku W3.9. na którym widać że wobec yn = 0 znika oddziaływanie zwrotne, czyli czwómik dla źródła napięcia wejściowego «/ przedstawia sobą tylko admitancję równą yn. co powoduje obciążenie tego źródła prądem wejściowym f/=y//«/. Po prawej stronie schematu zastępczego znika admitancja y₂₂, przez którą „uciekała” część prądu SPM, a więc mamy na wyjściu idealną SPM o wartości prądu równej t₂ =y₂i«/. W takim

w Ciążyńskt - ELEKTRONIKA W ZADANIACH Część 3 Analiza małosygnałowa układów półprzewodnikowych

Mi sio!

szczególnym przypadku czwómik stanowi więc sterowane napięciem // = yn u/) idealne źródło prądowe, admitancja wejściowa czwómika wynosi yn, a wyjściowa jest równa zeru (rezystancja wyjściowa jest nieskończona). Zależności uzyskiwane dla tego przypadku także przedstawiono poniżej w tabeli W3.3.

Tabela W3.3

Wielkości charakterystyczne czwómika w		i rażone za pomocą elementów macierzy tynu v
Nazwa parametru	Definicja	Zależność dla pełnego czwórnika typu y	Uproszczona zależność dla: Yn- 0 i yn = 0
Wzmocnienie napięciowe	k. =^~ “l	->z. yn ⁺ Y_L	-ynK
Wzmocnienie prądowe	* ₌'r_3 h	-yJc ^y+y^L	-yn >. i
Wzmocnienie mocy	k_p=k_uk,	>»-i. (Ay + ynKj.Ky^+KJ	>11
Rezystancja wejściowa	Rnr = Uj / ij	>'n + Y,. ^a>+>n>_l	i >n
Rezystancja wyjściowa	= “₂„ / h:	y„+Y, *y⁺ynY,	oo
gdzie: Ay = y₁₁y_a-y₁₂y_2l; Y_L=~- hz=V2>«,-₀; “z* =(«₂)*_t=- ^Ki ^kl

Rys. W3.10 Tranzystor bipolarny npn w układzie WE

Rys. W3.ll Ogólny przypadek włączenia tranzystora npn (żadna z końcówek nie jest podłączona do masy).

Parametry typu v dla tranzystora bipolarnego

Przechodząc od ogólnej postaci równań W3.14 i W3.15 definiujących parametry y do ich postaci dla tranzystora bipolarnego w konfiguracji WE (patrz rysunek W3.I0) otrzymujemy:

'»=>u«», ⁺ >i2“« (W3.I7)

K = >zi«ł. + (W3.18)

W tych równaniach parametry y nie otrzymały indeksu e (np. yin), gdyż jak się za chwilę okaże z jednorodności parametrów y (z faktu że wszystkie parametry mają charakter admitancji) wynika, że cztery parametry podane dla konfiguracji WE mogą być w prosty sposób wykorzystane do opisu zachowania tranzystora we wszystkich innych przypadkach jego włączenia. Pisząc np. yn będziemy więc mieć na myśli yn„ a oznaczenia parametrów admitancyjnych dla pozostałych konfiguracji, czyli ynh i ym będziemy stosować tylko wyjątkowo.

Omówione dotychczas konfiguracje ze wspólnym emiterem (WE), wspólną bazą (WB) i wspólnym kolektorem (WK) są szczególnymi przypadkami sytuacji ogólnej przedstawionej na rysunku W3.I1. W ogólnym przypadku włączenia tranzystora potencjał każdego z trzech jego wyprowadzeń względem masy może się zmieniać, czyli zmienne napięcia u_r i u, mogą być różne od zera. Wszystkie prądy

-17-