Elektronika W Zad cz 2 1

w c»ą*yn*ki - ELEKTRONIKA W ZADANIACH

Część 3 Analiza malosygnalowa układów półprzewodnikowych

wzmacniacza. Ten stan równowagi okazałby się jeszcze bardziej problematy! gdybyśmy uwzględnili wpływ zmian temperatury.

W rzeczywistości charakterystyka diody i złącza baza-emiter cechuje się pewną rezystancją dynamiczną, czyli ma postać bliższą liniowej aproksymacji pokazanej na rysunku 3.23.3. Rozważany powyżej stan równowagi przy takich założeniach ustala się w zależności od wartości rezystancji dynamicznych złącz, które w temacie są określone dla diod jako rp, a dla tranzystorów jako hu = My u. Wspomnijmy jeszcze w tym miejscu, że poprawę sytuacji, zwłaszcza pod względem stałości temperaturowej prądu spoczynkowego tranzystorów uzyskuje się przez zastosowanie małych rezystorów włączonych do obwodu emitera każdego z tranzystorów (patrz zadanie 2.15, rezystory r na rysunku 2.15.1). zapewniających ujemne (prądowe, szeregowe) sprzężenie zwrotne.

r_l8 Ó

Ad 1. Schemat zastępczy układu dla składowej zmiennej zawierający cztery węzły przedstawia rysunek 3.23.4. Jeśli przyjmiemy, że tranzystory mają charakterystyki wejściowe pokazane na rysunku 3.23.3, ale zaniedbujemy ich prąd spoczynkowy, to dla dodatnich wartości (np. dla dodatniej połówki

sinusoidalnego napięcia wejściowego) przewodzi tranzystor Tl (nawet dla bardzo małych dodatnich wartości sygnału tranzystor T2 przechodzi w stan odcięcia). Dla ujemnych wartości przewodzi tranzystor T2, a Tl przechodzi w stan odcięcia. Wobec tego. że schemat zastępczy jest całkowicie symetryczny wzmocnienia dla dwu biegunowości sygnału są identyczne, ale odcięty tranzystor należy usunąć ze schematu, który upraszcza się wtedy do

postaci zawierającej trzy węzły, dla dodatnich sygnałów pokazanej na rysunku 3.23.5

Mi siol

i-zwarty węzeł staje się nieistotny). Tranzystor Tl pracuje w układzie emiterowego (konfiguracja WK).

p₀ wrysowaniu pomiędzy wyprowadzenia o——»—

tranzystora jego schematu malosygnałowego '"[] ^r°’

wynikającego z parametrów y otrzymujemy postać o schematu dla konfiguracji WK (rysunek 3.23.6), -L _r i, _rktóra była już analizowana dla podobnego przypadku uproszczonego modelu tranzystora (zadanie 3.18) i na podstawie której możemy powiedzieć, że z wyprowadzenia bazy tranzystora w Rys. 3.23.7

układzie „widoczna” jest rezystancja

hn,+ 0 + fale) Rl- Uwzględnienie tego wyniku prowadzi do kolejnego schematu zastępczego (rysunek 3.23.7) w postaci dzielnika rezystancyjnego. który pozwala już na proste obliczenie napięcia wyjściowego.

Gałąź o rezystancji (r_D2 + R₂) nic wpływa na wzmocnienie, a tylko na rezystancję wejściową wzmacniacza. Aby obliczyć napięcie na bazie Tl oznaczone na ostatnim rysunku jako tii, obliczymy najpierw rezystancję zastępczą dla równoległego połączenia Ri = 5 kil i lin_r + (I + h₂/_e) Rl = 818 £2. Wynosi ona R-/ = 703 £2. Dla ui, mamy:

⁷⁰³ n _QUz

=-u_we = 0,986

713 '

(3.23.1)

Napięcie wyjściowe wynika z podziału napięcia tti, na kolejnych dwu rezystancjach:

_ 0 + h_2u)R_L— _ 808_{; = 0 98g =} o.988-0.986u*, = 0,974u„(3.23.2)

hn,+V + h»')R_L 818

Oznacza to wzmocnienie napięciowe wzmacniacza k„ równe 0,974.

Ad 2. Rezystancję wejściową wzmacniacza obliczamy łatwo także na podstawie rysunku 3.23.7. Odpowiada ona równoległemu połączeniu dwu gałęzi o rezystancjach równych odpowiednio roi + R₂ = 5010 £2 i rot + Rz = 713 £2. czyli wynosi 624 £2.

Ad 3. Wzmocnienie mocy definiujemy jako stosunek mocy czynnej sygnału na wyjściu do mocy sygnału na wejściu wzmacniacza. Mamy więc:

^kr =

l^=_k

JR

2 Rwt

R,

= (0,974)

_; 624 £2 8 £2

= 74

(3.23.3)

Rozwiązanie la fopftoh.- potęgujące nu uwzględnieniu stałego prądu \/H>czynkinvcgn tranzystorów)

W tematowym układzie stały prąd polaryzacji płynący przez rezystor Ri (R₂) ma wartość około 2 mA (ok. 9,4 V / 5 k£2) i rozpływa się po połowie pomiędzy diodę Dl (D2) i złącze baza-emiter tranzystora Tl (T2). Przy założeniu, żc wzmocnienie^ dla Prądu stałego ma wartość bliską wynikającej z podanych parametrów admitancyjnych wartości /i_2/, = 100. prądy emiterów są więc równe około 100 mA, co oznacza w stanie spoczynkowym wzmacniacza straty mocy rzędu 2 W. Prąd spoczynkowy obniża więc sprawność wzmacniacza, i jest to cena, którą placim> za likwidację zniekształceń „skrośnych” przebiegu wyjściowego, omówionych dla prostszego układu z zadania 1.13.

- 121 -