Elektronika W Zad cz 2 0

W. Ciązyński - ELEKTRONIKA W ZADANIACH Część 4 Charaktery styk i częstotliwościowe układów elektronicznych

= IniS

lmS _ 10~³S

2JIC* ~ 6,28-100-10 ¹²F

= 1,59 MHz

(4.16.7)

(4.16.8)

Skoro wzmocnienie spada o 3 dB dopiero przy tak znacznej częstotliwości, możemy powiedzieć że wpływ pojemności C_bc nie okazał się silny. Wynika to z faktu, że w temacie nie uwzględniamy rezystancji wewnętrznej źródła sygnału. Można powiedzieć, że wartość napięcia wejściowego (przy sterowaniu ze źródła o charakterze SEM) nie zmienia się mimo dopływu do wyprowadzenia bazy prądu sprzężenia zwrotnego poprzez C_bc. Można też stwierdzić, że ten prąd sprzężenia zwrotnego w ogóle nie wpływa do bazy tranzystora, gdyż jest zwierany do masy poprzez zerową rezystancję wewnętrzną źródła.

Przy takim podejściu spadek wzmocnienia wynika tylko z obciążenia zacisku wyjściowego przez zależną od częstotliwości impedancję związaną z pojemnością Cbc, którą z takim samym skutkiem można byłoby włączyć równolegle do Re- Przy f₀ma ona wartość ^/lkfl (patrz 4.16.7) co w równoległym połączeniu z czynną rezystancją Rc= lklf2 daje impedancję o module (l/V2) kfl. Zmniejszeniu impedancji obciążenia o 3 dB towarzyszy zmniejszenie wzmocnienia o 3 dB (co jest widoczne np. z zależności 4.16.1). Jak widać takie rozumowanie prowadzi do wyniku identycznego z uzyskanym powyżej metodą macierzy admitancyjnej.

Sprzężenie o charakterze równoległym jest skuteczne i stosuje się je celowo dla przypadku sterowania ze źródła o wysokiej rezystancji wewnętrznej (w idealnym przypadku dla źródła o charakterze SPM). W naszym przykładzie słaba zależność wzmocnienia napięciowego od pojemności baza-kolektor tranzystora (i całkowity brak takiej zależności od pojemności baza-emiter) uświadamia nam korzyści które mogą wyniknąć z zastosowania źródła sygnału o charakterze SEM.

Czytelnik zainteresowany materiałem do samodzielnych rozważań może zechcieć obliczyć 3 dB-ową częstotliwość graniczną:

• dla transmitancji prądowej w warunkach zwarcia wyjścia dla składowej zmiennej, która wg. zależności podanej w tabeli W3.7 wynosi:

(4.16.9)

• dla transmitancji napięciowej jw., ale uwzględniając rezystancję wewnętrzną źródła sygnału (np. /?, = 50 Q).

w Cią^yński - ELEKTRONIKA W ZADANIACH Część 4 Charakterystyki częstotliwościowe układów elektronicznych

Mi sio!

Zadanie 4.17

-o

+E„,

Na rysunku 4.17.1 pokazano wzmacniacz na tranzystorze MOS obciążony obwodem szeregowym LC.

Zachowanie tranzystora w punkcie pracy opisują parametry małosygnalowe typu y o wartościach rzeczywistych: yn = 0 mS; yn = 0 mS; y2i = g_m = 5 mS; y₂2 = gds = 0,1 mS.

Impedancję obydwu kondensatorów sprzęgających C_s można przyjąć jako równe zeru w całym zakresie częstotliwości sygnału wejściowego.

Należy:

1. obliczyć częstotliwość fo sygnału u„Jt) = U_msin(cot) o stałej amplitudzie U_m, przy której prąd oznaczony na rysunku jako i(t) osiąga maksymalną amplitudę L mm',

2. obliczyć wartość tej maksymalnej amplitudy prądu I_mmax, gdy napięcie wejściowe Umft) ma amplitudę U_m = 0,1 V;

3. przeanalizować jak zmieni się amplituda l_mmax, gdy w stosunku do podanych wartości zmienimy R$ na 2 kQ i/lub Rp na 0,5 kH (jeśli można byłoby przyjąć, że w nowym punkcie pracy tranzystora jego parametry małosygnalowe g_m i gds pozostają bez zmian).

^ II

^G(I

r⁰ II

J“..

O.SM

Rys. 4.17.1

10 nF

i(t)

10mH

:C. X

Rozwiązanie

Ad 1. Schemat zastępczy analizowanego układu dla sygnału u_w ma postać jak na rysunku 4.17.2. Tranzystor połowy MOS pracuje w konfiguracji WS i zachowuje się jak sterowane napięciem wejściowym («/ = «_w) źródło prądu o wartości y₂i u_wr. Admitancja wewnętrzna tego źródła widziana z zacisku wyjściowego wzmacniacza jest równa sumie admitancji y₂₂ i Ko = MRd- Powoduje ona, że nie cały prąd źródła

Rys. 4.17.2

płynie przez obciążenie.Tylko w warunkach zwarcia wyjścia (u„_v = 0), przez gałęzie Rd i 1 /y₂₂ nie płynie żaden prąd i cały prąd źródła równy y₂i u_M wypływa z zacisku wyjściowego. Włączony jako obciążenie obwód szeregowy LC przyjmuje zerową wartość impedancji dla jednej częstotliwości, tzw. częstotliwości rezonansowej. Mamy wtedy:

(a₀L = —— czyli to₀ = J— (4.17.1)

a)₀C -v LC

Częstotliwość rezonansu szeregowego jest zależna od parametrów LC obwodu i w naszym układzie wynosi:

-219-