Elektronika W Zad cz 2 0

W Ciązynski - ELEKTRONIKA W ZADANIACH Część 3; Analiza malosyynałowa układów półprzewodnikowych

Zainteresowanemu Czytelnikowi autor poleca jednak do samodzielnego wykonania analizę tematu z uwzględnieniem niezerowęj wartości jednego z omawianych parametrów (np. h_/2e = 0,001 lub h₂₂, = 0,1 mS).

Rozwiązanie 2

Schemat zastępczy z rysunku 3.18.2 można przedstawić także w postaci pokazanej na rysunku 3.18.4, która wyraźniej sugeruje możliwość użycia

€00

parametrów małosygnałowych h_c

tranzystora. Na podstawie zależności *

podanych w tabeli W3.2 uzyskujemy ^{RyŁ ?}'¹⁸'⁴

dla podanych wartości parametrów li_e

następujące wartości parametrów' h_c:

hlIr - hl Ir ~ 1 kii; h/2r = I - h/2, = lj

Ii2i_c = - h₂it - 1 = - 101: Ii22r = h₂₂t = 0 mS;

oraz wyznacznik tej macierzy współczynników małosygnatowych Ah, = 101.

Poszukiwane wielkości charakterystyczne układu możemy wyznaczyć podstawiając obliczone wartości parametrów /t_c do ogólnych (niezależnych od konfiguracji tranzystora) wzorów podanych w tabeli W3.1. (W tabeli tej nie możemy korzystać z wzorów uproszczonych, gdyż tylko jeden z naszych parametrów h_c ma wartość zerową).

Ad 1 i 2. Wzmocnienie napięciowe sygnału u_w obliczamy dla Pfjako obciążenia:

Wzmocnienie dla sygnału e_w, możemy wyrazić jako:

(3.18.12)

* + */ (»«/««) 1+

(3.18.13)

czyli do obliczenia jego wartości musimy najpierw' wyznaczyć rezystancję wejściową:

_ Ah_c + h_UcY_t- _ 101 +1 kQ. ■ 1 inS

L_e h_12c + Y, (0 + 1) mS

I mS

(3.18.14)

Po podstawieniu wartości /?„, do równania 3.18.13 mamy:

k_c =-^-= 0.984 (3.18.15)

1 + /?,//?„ 1+0,6 tó2/102«2

Ad 3. Rezystancję wyjściową obliczamy dla R, = 0,6 kiź jako:

^ _ h_lh+Ri _ 1 kfl + 0,6 1,6 kśż _^ g ^ (31816)

5Ji_r +h_llcR_l 101+0 101

Ad 4. Konieczność uwzględnienia niezerowych wartości parametrów /i/₂₍. i h_22rtym podejściu nie stwarza żadnych problemów, gdyż po prostu z tych samych wzorów przeliczeniowych podanych w tabeli W3.2 otrzymujemy inne wartości parametrów h, które podstawione do wzorów (3.18.12) do (3.18.16) dadzą nam nowe wartości charakteryzujące nasz układ.

W Ctązyńskt - ELEKTRONIKA W ZADANIACH Ciętt 3 Analiza małosygnałowa układów półprzewodnikowych

, Mi sio!

Poniższą analizę schematu zastępczego dla parametrów h, należy trakto\"i^**i.A*^^^™^^™ jako ilustrację uzyskanych powyżej wyników.

Po wstawieniu pomiędzy wyprowadzenia tranzystora jego schematu małosygnalowego wynikającego z parametrów li_c otrzymujemy schemat zastępczy pokazany na rysunku 3.18.5. Uwzględniając ujemny znak parametru h₂u zmieniono (w stosunku do definicyjnych rysunków W3.2 i W3.3) kierunek SPM na przeciwny. Jak łatwo sprawdzić dla obwodu wejściowego można teraz uzyskać równanie identyczne z równaniem (3.18.1), a dla obwodu wyjściowego równanie identyczne z równaniem (3.18.2). Wspomniane dwa równania stanowią podstawę rozwiązania 1. co dodatkowo potwierdza równoważność opisywanych dwu podejść do analizy tematowego układu.

Rysunek 3.18.5 wyjątkowo wyraźnie ilustruje istnienie w układzie pełnego ujemnego (prądowego, szeregowego) sprzężenia zwrotnego, tj. faktu że napięcie wyjściowe (o wartości zależnej od prądu wyjściowego i₂) po stronie wejściowej czwómika odejmuje się w obwodzie szeregowym od napięcia wejściowego (w całości, tj. ze współczynnikiem 1, jeśli - jak w rozpatrywanym układzie - mamy hi₂, = 0).

W przypadku, gdy występuje /i/₂, *0, to współczynnik ujemnego sprzężenia zwrotnego zależy od jego znaku. Zgodnie ze wzorem:

hi2c= 1 - h/2r (3.18.17)

sprzężenie to może ulec osłabieniu dla /j_/2, >0, ale także może osiągać wartości większe od jedności (większe od 100%) dla hu, < 0.

Jeśli parametr /i_22r nic jest równy zeru (czyli gdy uwzględniamy admitancję wyjściową tranzystora, pokazaną na rysunku 3.18.5 linią przerywaną), prąd SPM równy /i₂/, /*, nie płynie już w całości przez rezystancję Rn. ale rozpływa się na dwie gałęzie równolegle (jego część zamyka się przez /i₂₂₍). Tym razem uwzględnienie tego wpływu jest proste, polega tylko na obliczeniu rezystancji tego równoległego połączenia.

Rozwiązanie 3

Schemat zastępczy z rysunku 3.18.4 sugeruje także możliwość użycia parametrów małosygnałowych y, tranzystora. Wartości parametrów admitancyjnych y, można wyznaczyć np. na podstawie zależności podanych w tabeli W3.6 wychodząc z odpowiadających im parametrów h_c obliczonych powyżej w rozwiązaniu 2: y//r= l//t/i_r = 1 mS; yi2c = -hi2cl hu_c 1 mS;

y₂;_c = /i_2/c/hu, =-101 mS; y_22t. = Ah, t hu, = 101 mS;

Wyznacznik tej macierzy współczynników wynosi Ay_c = 0.

Poszukiwane wielkości charakterystyczne układu możemy wyznaczyć podstawiając obliczone wartości parametrów' y, do ogólnych (niezależnych od konfiguracji hanzystora) wzorów podanych w tabeli W3.3. (W tabeli tej musimy korzystać ze wzorów pełnych, zebranych w trzeciej kolumnie).

-99-