Ерөнхий эмиттертэй транзисторт өсгөгч Унших материал

Transcript

1 ажил7 Ерөнхий эмиттертэй транзисторт өсгөгч Унших материал Electronic Deices and ircuits, 4 th edition: Section 5-1, Ac amplifier Fundamentals; Section 5-3, Amplifier Analysis Usg Small-Signal Models, hapter 6, Bias Design Discrete and Integrated ircuits. Зорилго Ерөнхий эмиттертэй хэлхээний гаралт задгай байх үеийн хүчдэлийн өсгөлт, ачаалагдсан үеийн хүчдэлийн өсгөлт, оролт ба гаралтын эсэргүүцлийг тус тус хэмжинэ. Сулхан дохионы эквивалент загварыг ашиглан ерөнхий эмиттертэй өсгөгчийн үнэлгээг хийнэ. Ерөнхий эмиттертэй хэлхээний хүчдэлийн өсгөлт хийгээд оролтын эсэргүүцлийн хэмжээ эмиттерийн хэлхээнд тушигч (дамжуулан өнгөрүүлэх) конденсаторыг холбосон болон холбоогүй тохиолдолд ямар ялгаатай байдгийг туршлагаар харуулна. Багаж, хэрэгсэл 2N2222, эсвэл адил цахиуран транзистор Резистор: 56 kω, 12 kω, 3.3 kω, 2.2 kω, 1 kω тус бүр 1ш Конденсатор: 47 µf - 1ш, 10 µf 2ш (бүгд 25 V) Потенциометр: 50 kω, 10 kω тус бүр 1ш Тогтмол гүйдлийн тэжээлийн үүсгүүр (15 V) Аналог дохионы үүсгүүр (өөрчлөгддөг синус, 10 khz ) Хоёр сувагтай осциллоскоп Онолын хэсэг Биполяр транзистор бүхий сулхан дохионы өсгөгчийн хамгийн түгээмэл хувилбар нь ерөнхий эмиттертэй өсгөгч юм. Ийм өсгөгчийн хүчдэлийн ба гүйдлийн өсгөлт өндөр, оролтын ба гаралтын эсэргүүцэл нь дунд зэрэг байдаг учраас маш өргөн хэрэглэгддэг. Өсгөгчийн талаар бидний цаашид хийх хамгийн энгийн туршлагуудад ерөнхий эмиттертэй өсгөгчийг жишээ болгон авч үзэх болно. Ерөнхий эмиттертэй олон тооны өсгөгчид эмиттерийн хэлхээний эсэргүүцлийг түүнтэй зэрэгцээ конденсатор холбох замаар тушсан байдаг. Өндөр давтамжинд энэхүү конденсатор эмиттерийн резисторыг газартай богиноор холбох ажиллагааг жинхэнэ ёсоор гүйцэтгэх бөгөөд харин тогтмол гүйдэлд конденсатор их импеданстай байдаг учир хэлхээний тогтмол гүйдлийн горимд нөлөө үзүүлэхгүй. Эмиттерийн хэлхээний тушигч конденсаторын зорилго нь хувьсах гүйдлийн сөрөг гэдрэг холбоог арилгах замаар өсгөгчийн өсгөлтийг нэмэгдүүлдэгт оршино. Эмиттерийн резистор дээр өсгөгчийн гаралтан дээрх хүчдэлээс фазаараа зөрөөтэй хүчдэл бий болсон үед хувьсах гүйдлийн сөрөг гэдрэг холбоо үүсдэг.

2 Зураг 1-т үзүүлсэн хувьсах гүйдлийн сулхан дохионы эквивалент хэлхээг Зураг 4-т үзүүлсэн ерөнхий эмиттертэй өсгөгчийн өсгөлт, оролтын эсэргүүцэл, гаралтын эсэргүүцэл зэргийг олоход ашиглана. Эквивалент схем дээр R E эсэргүүцэл зурагдаагүй байна. Учир нь ажлын давтамж дээр түүнийг E конденсатороор бүрэн тушсан (газартай богионоор холбосон) гэж үзжээ. Зураг 1 Ерөнхий эмиттертэй өсгөгчийн эквивалент хэлхээ Гүйдлийг нь тохируулдаг гүйдлийн үүсгэгчийг Зураг 2 дээр ерөнхий баазтай өсгөгчийн ийм үүсгэгчээс ялгаатайгаар доош нь харуулж зурсаныг анхаарах хэрэгтэй. Энэ нь өсгөгчийн гаралтын хүчдэл, оролтын хүчдэлтэй харьцуулбал сөрөг туйлтай буюу фазаараа аар шилжсэн байдгийг дүрсэлж байгаа юм. Үүн дээр үндэслэн ерөнхий эмиттертэй өсгөгчийг хөмөрдөг өсгөгч гэж нэрлэдэг. Ерөнхий эмиттертэй өсгөгчийн гаралт задгай үеийн хүчдэлийн өсгөлт A V-ийг дараах томъёонуудын аль тохирох нэгээр нь бодож олно (сөрөг тэмдэг нь ерөнхий эмиттертэй өсгөгч дохионы туйлыг эсрэгээр нь сольж хөмөрдөг гэдгийг үзүүлнэ). R E тушигдсан бол: R E тушигдаагүй бол: A V rc R R r r e E A V r R R R r R E Ерөнхий эмиттертэй өсгөгч шатны оролтын r эсэргүүцлийг дараах томъёонуудын тохирох нэгээр нь бодож болно. R E тушигдсан бол: e E r (3) r R R e 1 2 R E тушигдаагүй бол: r r R R R e E 1 2 (4) байна. Энд I E - эмиттерийн тогтмол гүйдэл. Ерөнхий эмиттертэй өсгөгч шатны гаралтын r o эсэргүүцлийг дараах томъёог ашиглан бодож олно:

3 r R r R (5) Өсгөгч ачаалагдсан байхад, үүсгэгчээс ачаалал хүртэлх хүчдэлийн өсгөлтийг дараах томъёогоор бодно: L r RL A S rs r RL r Үүний r s нь дохионы үүсгэгчийн дотоод эсэргүүцэл юм. (6) Хэмжилт 1. Транзисторын β-ийг хэмжихийн тулд Зураг 2-т үзүүлсэн схемийг угсарна. Коллекторын резистор дээрх V R хүчдэл ба бааз-эмиттерийн V BE хүчдэлийг хэмжиж олоод β-ийг дараах маягаар бодно: R B (7) R V R V V BE Зураг 2 2. Ерөнхий эмиттертэй өсгөгчийн задгай хэлхээний хүчдэлийн өсгөлт A V, гаралтын эсэргүүцэл r o зэргийг хэмжихийн тулд Зураг 3-т үзүүлсэн хэлхээг угсарна. 3. Синусан дохионы генераторын давтамжийг 10 khz болгоод дохионы далайцыг өөрчлөн o = 3V p-p болгож тааруулна. Оролтын хүчдэлийн далайцаас далайц хүртэлх утга, ба o - ийн хоорондох фазын харьцааг тус тус хэмжиж тэмдэглэнэ. Задгай хэлхээний хүчдэлийн өсгөлт A V = o/ байна.

4 Зураг 3 4. Ерөнхий эмиттертэй өсгөгчийн гаралтын r o эсэргүүцлийг хэмжихийн тулд өсгөгчийн гаралтын холбогч конденсатор ба газрын хооронд реостат маягаар холбосон 10 kω потенциометрийг залгана. Энэ потенциометрээр o = 1.5 V p-p болгож тааруулна. Өөрөөр хэлбэл өмнө тохируулсан гаралтын 3 V p-p хүчдэлийн хагастай тэнцүү болгоно. Потенциометрийг хэлхээнээс салгаж аваад түүний эсэргүүцлийг хэмжинэ. Хүчдэл хуваагчийн дүрэм ёсоор энэ эсэргүүцэл өсгөгчийн гаралтын эсэргүүцэлтэй тэнцүү байна. 5. Ерөнхий эмиттертэй өсгөгчийн хувьд дохионы үүсгэгчээс ачаалал хүртэлх хүчдэлийн өсгөлт L/ S ба оролтын эсэргүүцэл r -ийг хэмжихийн тулд Зураг 4-т үзүүлсэн хэлхээг угсарна. 6. Синусан дохионы генераторын давтамжийг 10 khz болгоод дохионы хэмжээг L = 3V p-p болгож тохируулна. Дохионы генераторыг хэлхээнээс салгаж түүний S хүчдэлийг хэмжиж тэмдэглэн авна. Дохионы үүсгэгчээс ачаалал хүртэлх өсгөлт L/ S байна. Зураг 4 7. Ерөнхий эмиттертэй өсгөгчийн оролтын r эсэргүүцлийг хэмжихийн тулд дохионы генераторыг буцааж байранд нь залгаад өсгөгчийн оролтын холбогч конденсатор, дохионы генератор хоёрын хооронд реостат маягаар холбосон 50 kω потенциометрийг цуваагаар залгана. Энэ потенциометрийн тусламжтайгаар L = 1.5V p-p (өмнө тохируулсан гаралтын 3V хүчдэлийн хагастай тэнцүү) болгон тааруулна. 8. Потенциометрийг хэлхээнээс салгаж аваад эсэргүүцлийг нь хэмжинэ. Хүчдэл хуваагчийн дүрэм ёсоор энэ эсэргүүцлийн хэмжээ ерөнхий эмиттертэй өсгөгчийн оролтын эсэргүүцлээс

5 дохионы генераторын r S дотоод эсэргүүцлийг хассантай тэнцүү байна (хэрэв r S мэдэгдэхгүй бол түүнийг 1-р туршилтын 6-р шатанд заасан аргачлалаар тодорхойлоорой). 9. Эмиттерийн хэлхээний тушигч E конденсаторыг салгаад 3,6,7-р шатны хэмжилтийг давтан хийнэ. асуудал 1. Зураг 4-т үзүүлсэн маягаар ажлын цэгийг нь тогтоосон хэлхээний эмиттерийн I E тогтмол гүйдлийн онолын утгыг дараах маягаар бодож олно. Эхлээд хчүдэл хуваагчийн дүрмийг ашиглан бааз-газрын хоорондох V B хүчдэлийг V B=V R 2/(R 1+R 2) гэж тодорхойлно. Тэгвэл эмиттер ба газрын хоорондох V E тогтмол хүчдэл нь V B -ээс бааз-эмиттерийн шилжилт дээрх хүчдэлийн уналтыг хассантай тэнцүү: V E = V B V BE = V B V. Эцэст нь I E = V E/R E болно. Зураг 4-ийн I E болон r E -ийн онолын утгуудыг бодож олно. 2. Коллекторын хэлхээний дотоод эсэргүүцлийг хязгааргүй гэж үзээд, 1-р асуудалд олсон үр дүнг ашиглан, Зураг 4-т үзүүлсэн өсгөгчийн хувьсах гүйдлийн сулхан дохионы эквивалент схемийг зурна р асуудалд зурсан эквивалент хэлхээг ашиглан A V, L/ S, r, r o-ийн онолын утгуудыг бодож олно. Энэ олсон утгуудаа 3-7 дугаар шатны хэмжилтээр тодорхойлсон утгуудтай жишнэ дахь шатны хэмжилтэнд хэрэглэсэн хэлхээний A V, L/ S, r, r o -ийн утгуудыг бодож олно. Энэ хэлхээ Зураг 4-т үзүүлсэн хэлхээтэй ижил бөгөөд гагцхүү эмиттерийн тушигч конденсаторыг салгасан байна. Онолын утгуудыг 8 дахь шатны хэмжилтийн үр дүнтэй харьцуулна. 5. Эмиттерийн тушигч конденсаторын сайн ба муу тал нь юу вэ? (Өсгөлт ба оролтын импедансын талаас нь авч үзвэл). Нэмэлт бодлого 1. Тодорхой β болон биасын гүйдэлтэй BJT-ийн эмиттерт r E резисторыг цуваа холбосон. Зурагт үзүүлсэн T загварыг ашиглан транзисторын hyprid-π загварыг зур (r E резисторыг оролцуулна). Энэ загварынхаа дамжуулал (g m ) болон оролтын эсэргүүцэл (r π ) зэрэг параметрүүдийг ол. β = 100, I = 1mA, r E = 3r e үед (g m ) (r π )-г ол. Зураг 5 Нэмэлт бодлого

6 Сэдэв (Жин) хичээлд бэлдэж ирсэн Хэмжилтийн утга зөв эсэх асуудалд хариулсан байдал (3) ажлын тайлан боловсруулалт ажлыг хугацаандаа хийж хамгаалсан Нэмэлт бодлого, асуултанд хариулсан Хангалттай сайн (4) хичээлийн онолыг бичиж тэмдэглэсэн, угтвар асуултанд хариулсан Хэмжилтийн утга бүрэн, зөв асуудлыг бүрэн зөв хийсэн ажлын тайланг алдаагүй зөв бичиж, цэвэр сайхан боловсруулсан ажлыг хугацаандаа хийж хамгаалсан ажлын нэмэлт асуултанд зөв хариулсан, багшийн нэмэлт асуултанд зөв хариулсан. Сайн (3) хичээлтэй холбоотой онолыг бичиж тэмдэглэсэн Хэмжилтийн утга дутуу, зөв асуудлыг дутуу зөв хийсэн ажлын тайланг алдаагүй зөв бичиж боловсруулсан ажлыг хугацаандаа хийсэн, хоцорч хамгаалсан ажлын нэмэлт асуултанд зөв хариулсан, багшийн нэмэлт асуултанд буруу хариулсан (1 удаа буцсан). Дундаж хичээлийн угтвар асуултанд хариулсан Хэмжилтийн утга бүрэн, буруу асуудлыг бүрэн буруу хийсэн ажлын тайланг цэвэр сайхан боловсруулсан ажлыг хугацаандаа хийгээгүй, хугацаандаа хамгаалсан ажлын нэмэлт асуултанд зөв хариулсан, багшийн нэмэлт асуултанд буруу хариулсан (2 удаа буцсан). Хангалтгүй хичээлтэй холбоотой онолыг бичиж тэмдэглээгүй, угтвар асуултанд хариулаагүй Хэмжилтийн утга дутуу, буруу асуудлыг хийгээгүй ажлын тайланг алдаатай бичиж, цэвэр сайхан боловсруулаагүй ажлыг хугацаандаа хийгээгүй, хамгаалаагүй ажлын нэмэлт асуултанд буруу хариулсан, багшийн нэмэлт асуултанд буруу хариулсан (2-оос дээш удаа буцсан). Нийт чадамж Хангалттай сайн Сайн Дундаж Хангалтгүй НИЙТ Чадамжинд шаардагдах оноо Оноо