Elektronika W Zad cz 2 8

W. Ciątyfaki - ELEKTRONIKA W ZADANIACH Częic 3 Analiza malosyjnalowl uldadów półprzewodnikowych

zdjętej dla stałego napięcia U_DS = 8 V w okolicy punktu pracy P. czyli dla przyrostów prądu drenu wokół wartości I_D = 2,09 mA wy wołanych zmianami napięcia U_Cs wokół wartości 5,0 V. Dla małych przyrostów Ucs wartość yn = gm odpowiadałaby nachyleniu stycznej do charakterystyki w punkcie P. Jak wiadomo charakterystyka przejściowa tranzystora potowego I_D = i {Ucs) ma przebieg zbliżony do paraboli, a więc jej nachylenie powinno ze wzrostem prądu liniowo się zwiększać. Fragmentaryczne dane liczbowe podane w tabeli to potwierdzają. Przy zwiększeniu napięcia Ugs o 0,5 V uzyskujemy (w punkcie pracy P3) przyrost prądu nieco większy niż jego spadek (dla punktu pracy P4) odpowiadający zmniejszeniu napięcia Ucs o 0,5 V. Wynik obliczenia jak powyżej (zależność 3.3.1) przy założeniu stosunkowo dużego przyrostu AU es = 0,5 V odpowiada więc raczej nachyleniu siecznej, czyli wartości średniej y21 = g_m w założonym zakresie zmian Ucs od 4,5 do 5,5 V.

3 -

' ’ u_0MB= 3 v * ⁸ * ' u_as[V] o 1 < 6 1 w ,łU_M(v!

Rys. 3.3.2 Ilustracja graficzna sposobu wyznaczania wartości liczbowych parametrów

yn = gm orazy_M tranzystora EMOS

Zgodnie z definicją W3.38 (patrz Wprowadzenie) wartość liczbową parametru yn - gJi (czyli admitancji wyjściowej) obliczamy jako iloraz odpowiadających sobie przyrostów prądu drenu i napięcia U os (wyznaczonych przy niezmiennym napięciu Ucs, równym wartości w punkcie pracy):

2,12-2,06 mA nnó mA 10-6 V 4 V

(3.3.2)

Ilustrację graficzną uzyskanego wyniku pokazano także na rysunku 3.3.2. Wartość liczbowa parametru >22 = gj_s odpowiada nachyleniu fragmentu charakterystyki wyjściowej zdjętej dla stałego napięcia Ucs = 5 V w okolicy punktu pracy P, czyli dla przyrostów prądu drenu względem wartości /D = 2,09mA wywołanych zmianami napięcia Uos wokół wartości 8.0 V. Dla małych przyrostów U_Ds wartość t’22 = gj, odpowiadałaby nachyleniu stycznej do charakterystyki w punkcie P. Charakterystyka wyjściowa tranzystora polowego lo = f(Uos) ma w obszarze pentodowym przebieg zbliżony do prostej, a więc jej nachylenie powinno być stałe. Potwierdzają to fragmentaryczne dane liczbowe, zgodnie z którymi przyrosty prądu lo są względem punktu P dla punktów PI i P2 jednakowe.

W Ciązynski - ELEKTRONIKA W ZADANIACH Część 3 Analiza małosygnałown układów półprzewodnikowych

Mi si ol

Zadanie 3.4

Dla tranzystora krzemowego npn w połączeniu WE w pewnym punkcie pracy wyznaczono parametry malosygnatowe typu h o wartościach:

hiir = 1-45 kśi; = - 0,5- 10'⁵; h_21f = 120_; /i₂₂, = 0,16mS

Należy wyprowadzić wzory przeliczeniowe i wyznaczyć wartości parametrów hi, dla tego tranzystora pracującego w tym samym punkcie pracy (dla prądu stałego), ale w konfiguracji WB dla składowych zmiennych.

Rozwiązanie

Równania definiujące parametry h (patrz równania W3.1 i W3.2 we Wprowadzeniu) dla tranzystora w konfiguracji WE przy oznaczeniach jak na rysunku 3.4.1 przyjmują postać:

^ubc ⁼ h\ 1,4 (3.4.1)

ic=h_il'i_b + h_22tu_cl (3.4.2)

Dla tranzystora w konfiguracji WB przy oznaczeniach jak na rysunku 3.4.2 przyjmują postać:

^uih ~~^ubt ⁼ h\u,(~ir)⁺ h_mii_cb (3.4.3)

ic=h_MHr)+h_12bu_d, (3.4.4)

Składowe zmienne prądów i napięć występujące w

obydwu układach równań są zc sobą powiązane

następującymi zależnościami:

Rys. 3.4.1

Rys. 3.4.2

(3.4.5)

(3.4.6)

Przyjmujemy taki kierunek postępowania, aby w równaniach (3.4.1) i (3.4.2) zastąpić prąd ib i napięcie które w docelowych równaniach (3.4.3) i (3.4.4) nie występują -wartościami wynikającymi z zależności (3.4.5) i (3.4.6) i po przekształceniach porównać współczynniki stojące przy i_e i u,h wyrażone przez parametry h_r z ich odpowiednikami w równaniach (3.4.3) i (3.4.4).

Podstawiając zależności (3.4.5) i (3.4.6) kolejno do (3.4.1) i (3.4.2) uzyskujemy:

^Ubr = hi „ (i_t - 4)+ ń,₂, («„, + u_cb)

4 = V (4 - 4)+K. («,• + «<)

Przekształcamy ostatnie równanie wyznaczając z niego \_c\ 4 o + A21,) = V4 + h_Ue (u_br + u_lb)

i = • • Ar

(3.4.7)

(3.4.8)

l + Aj,, * 1 + /*2!r

i uzyskaną zależność (3.4.9) podstawiamy do (3.4.7) otrzymując kolejno: ^ubr = AiJ4 ~7TT 4 (“(,,+ “<*)]+h,_u(u_be +u_cb)

1 + V 1+V

(3.4.9)

A, u • h_z

>+*«

h\\, ’ h₂1 1 + A„,

-] 4 + (h_l2e

A| u' hr, 13" A,,.

-) U Cl

-37-