ם י ב ש ח מ ו ל מ ש ח ת ס ד נ ה ל ה ק ל ח מ ה ב ג נ ב ן ו י ר ו ג - ן ב ת ט י ס ר ב י נ ו א םילגעמל אובמ םייגולנא םיינורטקלא

Transcript

1 ה מ ח ל ק ה ל ה נ ד ס ת ח ש מ ל ו מ ח ש ב י ם אוניברסיטת בן -גוריון בנגב מבוא למעגלים אלקטרוניים אנלוגיים מרצה: דר' יבגני פפרנו הקורס מבוסס על סיכומי הרצאות של פרופסור שמואל בן-יעקוב תשס"ב

2 תוכן העניינים תוכן העניינים 3. מבוא...5. מטרת הקורס מפת הקורס ליניאריזציה למקוטעין, אות גדול, אות קטן, פרמטרים סטטיים ופרמטרים דינמיים דוגמה לסופרפוזיציה....5 דוגמה לסוגים שונים של הארקה במעגלים אלקטרונים....6 חישוב התנגדויות כניסה ומוצא של מעגל ליניארי באות קטן... מעגל אלקטרוני אלמנטרי עם דיודה מעגל אלקטרוני אלמנטרי עם דיודה... 4 מודל פיזיקלי של הדיודה... 5 התנגדות דינמית של הדיודה... 7 שגיאת הקירוב הליניארי... 8 שגיאת הקירוב הליניארי... 8 מעגל אלקטרוני אלמנטרי עם טרנזיסטור... JT 0 מעגל תמורה לטרנזיסטור JT בתחום הליניארי תחומי עבודה של הטרנזיסטור... JT 0 אופייני הטרנזיסטור... JT מודל פיזיקלי לטרנזיסטור JT מסוג...npn מודל bers-mll (של טרנזיסטור אידיאלי... תופעת ארלי narrwing...the arly effect r base מעגל תמורה לטרנזיסטור באות גדול עבור 4... << מעגל תמורה לטרנזיסטור באות קטן עבור >> (מודל "T" משפט מילר לזרמים... 5 מעגל תמורה לטרנזיסטור באות קטן עבור >> (מודל "π" של טרנזיסטור בחיבור h -פרמטרים 3..0 מעגל תמורה אות קטן למעגל אלמנטרי אלקטרוני עם טרנזיסטור... JT 9 מטריצת -h פרמטרים לייצוג טרנזיסטור...JT מטריצת -h פרמטרים עבור מערכת ליניארית... 3 מטריצת -h פרמטרים עבור טרנזיסטור JT באות קטן... 3 מודל ליניארי ומעגל תמורה לטרנזיסטורי אפקט שדה מודל פיזיקלי לטרנזיסטור אפקט שדה מעגל תמורה לאות קטן לטרנזיסטור אפקט השדה דוגמה לשימוש במעגל התמורה לטרנזיסטור אפקט השדה תכונות חיבורים שונים של טרנזיסטורים מסוג JT ו- FT אפיון מגברים (מעגל תמורה של מגברים... 4 חיבורים של טרנזיסטור... JT חישוב in,, ו- עבור חיבורים שונים של טרנזיסטור JT ו- FT ממתח הטרנזיסטור ממתח בתכנון מעגלים בדידים סוגים שונים של ממתח יציבות של ממתח (יציבות של

3 3 תוכן העניינים 5..3 שקולי התכנון לבחירת ו ממתח במעגלים משולבים (ראי זרם מגברים רבי-דרגות ראי הזרם מגבר הפרש שיפור רדיקלי של הגבר על-ידי שימוש בעומס פעיל (דינמי חיבור קסקוד...(cascde חיבור דרלינגטון מגברי משוב שלילי מבנה כללי של מגבר משוב שלילי יתרונות של משוב שלילי "נטרול המגבר" הקטנת רגישות ההגבר שיפור הליניאריות (הקטנת עיוותים אי-ליניאריים הגדלת רוחב-פס הפחתת הפרעות ורעש חסרונות של מגבר משוב שלילי סיווג מגברים לפי סוג המשוב תמסורת של מערכת אלקטרונית מעשית עם משוב שלילי דיאגרמת בלוקים של מגבר אלקטרוני מעשי עם משוב שלילי חישוב ההגבר בחוג סגור התנגדויות המבוא והמוצא של מגבר משוב שלילי דוגמות לחישוב הגבר מתח והתנגדויות מבוא ומוצא בחוג סגור הענות לתדר מעגלים בעלי מיקום קטבים מיוחד מעגל עם קוטב דומיננטי מעגל עם מספר קטבים שווים הענות לתדר נמוך ותדר ביניים (השפעת קבלי עקיפה וצימוד משפט מילר. תופעת מילר משפט מילר עבור מגבר מתח-מתח תופעת מילר (דוגמה שימוש בקשר עוקב (tstrapping דוגמה לשימוש במשפט מילר הענות לתדר גבוה (השפעת קבלים פרזיטים של הטרנזיסטור תלות הגבר הזרם בתדר עבור חיבור עם קצר בין הקולט והפולט,...(ωf s 90 חיבור בתדר גבוה... 9 חיבור בתדר גבוה... 9 חיבור G בתדר גבוה עקרונות בסיסיים של מתנדים סינוסואידליים מבנה בסיסי של המתנד הליניארי תנאי היווצרות התנודות מתנדים לתדר נמוך (מתנדי... MHz >f,( מתנד הזזת מופע ייצוב התדר במתנדים מתנד גשר ווין ייצוב האמפליטודה במתנדים

4 4 תוכן העניינים 0.4 מתנדים לתדר גבוה מבנה בסיסי של מתנד לתדר גבוה, מתנדי 00...lpitts ו- Hartley מתנדי גביש קוורץ... 0 דרגות מוצא ומגברי הספק... 0 סיווג דרגות מוצא...0. נצילות המרת ההספק נצילות המרת ההספק המקסימלית של דרגת מוצא מסוג דרגת מוצא מסוג בעלת קשר עם העומס דרגת מוצא מסוג עם שנאי (ללא קשר עם העומס...03 נצילות המרת ההספק המקסימלית של דרגת מוצא מסוג פיזור הספק מקסימלי בדרגת מוצא מסוג פיזור הספק בדרגות מוצא מסוג, ו- כפונקציה של אמפליטודת אות המוצא נצילות המרת ההספק כפונקציה של אמפליטודת אות המוצא...05 הקטנת עיוות המעבר בדרגת המוצא הקטנת עיוות המעבר בדרגת המוצא מסוג על ידי שימוש במשוב שלילי הקטנת עיוות המעבר בדרגת המוצא מסוג PPNX Nise 09...Thermal Nise (Jhnsn Nyquist Nise 0...ht* Nise... Mathematical mdels f analg parts... ide 3... iplar Transistr 4...Junctin FT 5... MOFT 6...Ppice nalysis Types

5 5 מבוא מבוא חברות המובילות בתחום של מעגלים אנלוגיים: nalg eices Texas nstruments urr-rwn Natinal emicnductr Mtrla emicnductr Philips emicnductrs On emicnductr iemens emicnductrs lantec emicnductr MXM Linear Technlgy Frequency eices nternatinal ectifier Fairchild Teledyne Mitel emicnductr (Plessey until 998 Hneywell analg.cm ti.cm burr-brwn.cm natinal.cm mt-sps.cm semicnductrs.philips.cm nsemi.cm infinen.cm elantec.cm mxim.cm linear-tech.cm freqde.cm irf.cm fairchild.cm tbe.cm mitelsemi.cm hneywell.cm questlink.cm hi-tech.c.il farnell.cm rswww.cm חיפוש רכבים אלקטרוניים: רכישת רכבים אלקטרוניים: רכישת רכבים אלקטרוניים בודדים:. מטרת הקורס Lcal Linearizatin (small signals nly LTON UT LT UT NLY OLUTON lectrnic mpnents lectrical mpnents ndependent surces dc ac L ependent surces - uperpsitin Principle Ohm's Lw, KL, KL ltage iider urrent iider Theenin Therem Nrtn's Therem de Plts Phasr iagram Miller's Therem P imulatin Prgram with ntegrated ircuit mphasis /LF /HF ias Pint wep weep Transient (small signals nly Or 9. (Or PP Parametric weep

6 6 מבוא. מפת הקורס Physical Mdels (nnlinear mall signal equialent electric circuits (linear ias Methds: iscrete ircuits ntegrated ircuits ias tability r d /g d asic ingle-transistr nfiguratins h ie. mmn mitter h re h fe i b /h e. mmn llectr (mitter Fllwer g m 3. mmn ase. mmn urce. mmn rain (urce Fllwer 3. mmn Gate g m G r asic uble-transistr nfiguratins. urrent Mirrr Output tage and Pwer mplifiers Negatie feedback mplifiers. arlingtn nfiguratins 4. ascde nfiguratin 5. ifferential mplifier 6. ynamic Lad Oscillatrs (psitie feedback Frequency nalysis: L F (cupling and bypass capacitrs H F (parasitic capacitances and hmic resistances

7 7 מבוא.3 ליניאריזציה למקוטעין, אות גדול, אות קטן, פרמטרים סטטיים ופרמטרים דינמיים מערכת ליניארית in Linear ircuit ut Large signal utput Operating pint utq Q mall signal utput tatic gain inq mall signal input in Large signal input מערכת אי-ליניארית t in Nnlinear ircuit ut ut Q i Large signal utput Operating pint utq Q i mall signal utput tatic gain ynamic gain Q i inq mall signal input in Large signal input t mall signal gain (dynamic gain ut ut i ut ut i ut in in i in i in in ut in Name ltage gain הגבר מתח current gain הגבר זרם r m mutual resistance התנגדות הדדית ltage amplifier current amplifier trance-resistance amplifier g m mutual cnductance מוליכות הדדית trance-cnductance amplifier מגבר מוליכות מגבר התנגדות מגבר זרם מגבר מתח

8 8 מבוא - דוגמה להתנגדות מוליכות סטטית ודינמית: lectrnic circuit in Operating pint r r Q' / r iq Q inamic resistance / Q Q tatic resistance Q Q t i Q t מסקנה חשובה: במערת ליניארית פרמטרים סטטיים מתארים מצבים ac ו-.dc פרמטרים דינמיים שווים לפרמטרים סטטיים. במערת אי-ליניארית פרמטרים סטטיים כן מתארים מצבdc פרמטרים דינמיים לא מתארים מצבdc וכן מתארים מצב,ac במיוחד עבור שינוים קטנים של האות (עבור אות קטן. פרמטרים דינמיים לא שווים לפרמטרים סטטיים. ולא מתארים מצב.ac חשוב להבין: כל רכיב אלקטרוני לא ליניארי, דיודה וטרנזיסטור, הוא, בקירוב מסוים, כן ליניארי עבור אות קטן. כמה שהאות קטן יותר, הקירוב טוב יותר.

9 9 מבוא התנגדות סטטית והתנגדות דינמית של מקור מתח: מקור מתח אידיאלי מקור מתח מעשי ' r ' L L '/ r L 0 L 0 Q d r d ' ' / r r Q d r d d 0 0 / Q L / Q L 0 ' 0 ' התנגדות סטטית והתנגדות דינמית של מקור זרם: מקור זרם אידיאלי מקור זרם מעשי ' ' r L L ' L 0 ' L 0 Q d r d d 0 Q d r d ' r ' r / Q L / Q L 0 ' r 0

10 0 מבוא דוגמה נוספת להתנגדות דינמית של מקורות מתח וזרם: מקור מתח מקור זרם ' ' r r d d r r d d / r r 0 ' r d r d r d d r ' דוגמה להערכה גרפית של התנגדות דינמית: (m 0 Ω 00 Ω kω 0 kω 0 kω (

11 מבוא.4 דוגמה לסופרפוזיציה מקור המתח רואה את הנגדים בטור ומקור הזרם רואה אותם נגדים במקביל:.5 דוגמה לסוגים שונים של הארקה במעגלים אלקטרונים lectrnic ircuit Pwer upply lectrnic ircuit hassis Lw Nise lectrnic ircuit Pwer upply lectrnic ircuit hassis

12 מבוא.6 חישוב התנגדויות כניסה ומוצא של מעגל ליניארי באות קטן הגדרה: התנגדויות כניסה ומוצא הן התנגדויות תבנין (ביחס לאדמה, אשר רואים כאשר מסתכלים לתוך המעגל לפי החץ: א חישוב התנגדויות כניסה באות קטן The nly cnnectin between the circuits ircuit ircuit (linear in? ircuit ircuit (linear in? Test urces 3 i t ircuit (linear i t i t t t t t in it 4 ircuit ircuit (linear in Theenin 4' ircuit ircuit (linear with n independent surces in

13 3 מבוא ב חישוב התנגדויות מוצא באות קטן The nly cnnectin between the circuits ircuit (linear ircuit? ircuit (linear ircuit? Test urces 3 ircuit (linear i t t t i t i t t t it 4 ircuit (linear ircuit Theenin 4' ircuit (linear with n independent surces ircuit

14 4 מעגל אלקטרוני אלמנטרי עם דיודה מעגל אלקטרוני אלמנטרי עם דיודה מעגל אלקטרוני אלמנטרי עם דיודה. Large ignal ircuit אות dc לא מוגבל (אות "גדול" אות dc או ac מוגבל, שאף לאפס (אות "קטן" in K ( e ( η T ( Operating Pint g / r i / ynamic nductiity (dynamic resistance Lad Line t Q Q i mal ignal G / / γ Q tatic nductiity (static resistance mal ignal t in mal ignal t pprximate Large ignal ircuit Q i Q g i d d d[ η ( e d T ] in γ deal ide r K ηt e T Q T Q >> Q T pprximate mall ignal ircuit i Frm the pint f iew f small signals, the abe circuit is a linear ne (they d nt see the nly nnlinear cmpnent - the ideal dide, hence we can build the small-signal equialent circuit by using the superpsitin rule. in r K r g Q >> T Q

15 5 מעגל אלקטרוני אלמנטרי עם דיודה מודל פיזיקלי של הדיודה מתח הצומת p epletin regin שכבת המחסור n η s ( e T. f (i, Ge,...,,T זרם הרוויה s הוא בעל גודל קבוע עבור דיודה מסוימת בטמפרטורה ידועה. הוא מסדר גודל של: 0. p עבור ( /0 i ו - p 00 עבורGe. נמצא ביחס ישר לשטח החתך של הדיודה,.!!! s s s.( η ( ;η f(ge, i, the emissin cefficient מקדם הפליטה, (ta η :(the thermal ltage המתח התרמי T kt T q q (J/ T 73 k J/K T 6 ~300 K (5 30 ηt se s η s ( e T s

16 6 מעגל אלקטרוני אלמנטרי עם דיודה אופיין זרם-מתח של דיודה (השפעת טמפרטורה על האופיין:, i 0. p η T 6 m Ge, 0 00 p , /0 ~.5 m/ f( dq :( d קיבול פרזיטי של הדיודה שימו לב: מדובר על קיבול דינמי dq d diff j τ j0 η m T ( / diff j קיבול הדיפוזיה, diff. Q diff, Q diff שינוי המטען המצטבר בדיודה, diff אורך חיים ממוצע של עודף נושאי מטען המיעוט τ.(the mean life time fr excess minrity carriers קיבול הצומת, j שינוי המטען השייך לשכבת המחסור. קיבול הצומת עבור 0. מתח הצומת, מקדם טכנולוגי cefficient.m 0.5 > 0.,(grading j j0 m הערכת קיבול הצומת, j ב- :P j xtraplatin j0 F - is a P parameter 0 F ~0.5 ~0.75 אופיין זרם-מתח של דיודה (השפעת טמפרטורה על האופיין:

17 7 מעגל אלקטרוני אלמנטרי עם דיודה התנגדות דינמית של הדיודה נניח שאופיין דיודה הוא נתון: g / r i / ynamic cnductiity (dynamic resistance Operating pint G / / Q Q t i tatic cnductiity (static resistance Q t רואים שהתנהגות דינמית של ה דיודה תלויה בנקודת העבודה. r g se η T T Q T Q T r T Q g r

18 הדויד םע ירטנמלא ינורטקלא לגעמ 8 יראינילה בוריקה תאיגש Q ' ' 0.% 5.% ( ( ( ( ( d d ( ( 5% ( ( ( ( d d ( (,, < < < < < η η T T T T e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e T T T T T Q T Q T T Q T Q T Q Q T Q T Q T T T T T Q T Q T T Q T Q T Q Q T Q T Q

19 9 מעגל אלקטרוני אלמנטרי עם דיודה ו- 4 Q 4 ( 4, בהנחה שאופיינים של כל הדיודות נתונים. שאלה: מה הם הפתרונות ה- dc הגרפיים למעגל הבא? (יש למצוא Q (, 3 dc 4

20 0 מעגל אלקטרוני אלמנטרי עם טרנזיסטור JT 3 מעגל אלקטרוני אלמנטרי עם טרנזיסטור JT Q Q מעגל תמורה לטרנזיסטור JT בתחום הליניארי תחומי עבודה של הטרנזיסטור JT סימול טרנזיסטור JT אופיין מוצא Frward-actie regin aturatin regin 4 ' bers Mll Mdel 3 ' ' ' > 0 0 arly ltage ~00 utff regin eerse-actie regin תחום מצב של הדיודה מצב של הדיודה הליניארי מוליכה לא מוליכה הרוויה מוליכה מוליכה הקטעון לא מוליכה לא מוליכה ההפוך לא מוליכה מוליכה

21 מעגל אלקטרוני אלמנטרי עם טרנזיסטור JT אופייני הטרנזיסטור JT 3.. Transfer haracteristic f(, Q Transfer haracteristics f(, nput haracteristics f(, Output haracteristics f(, אופיין מעבר אופיין מעבר אופיין כניסה אופיין מוצא Q xact Q Q pprximatin:, h fe i t Q Q f(, Q Q i t Q Q f(, Q 0 Lad Line Q Operatig Pint /r h e h fe ((-α F α g m Q γ i t t Q Q γ t

22 מעגל אלקטרוני אלמנטרי עם טרנזיסטור JT 3..3 מודל פיזיקלי לטרנזיסטור JT מסוג npn Q r eal transistr > Q Q < Q n p n α f( ' F α F F junctin junctin deal transistr (n arly effect מודל bers-mll (של טרנזיסטור אידיאלי 3..4 α F F (-α F (-α F α F F α r F (-α F (-α α r F F ' Q Mdel bers-mll (fr ideal transistr ' Q f( f( eal transistr F α αf F ηt ηt ( e ( e

23 3 מעגל אלקטרוני אלמנטרי עם טרנזיסטור JT 3..5 תופעת ארלי narrwing (the arly effect r base ncentratin f electrns, n p ריכוז אלקטרונים, mitter (n ase (p llectr (n ~ ' depletin regin ffectie base width depletin regin 0 35 ~ ' > Q 0. Ptential ariatin thrugh the transistr ffectie base width Metallurgical base width

24 JT רוטסיזנרט םע ירטנמלא ינורטקלא לגעמ רובע לודג תואב רוטסיזנרטל הרומת לגעמ >> α F (-α F f( r Q F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F ( ( ( ( ( ( α α α α α α α α α α α α α α α α α α α α α α α α α α α α α α α F F F ; ( ( α α α α << < >> ( F F e T α α η : יטטסה םרזה רבגה F F α α. םרזה רבגה α F : יטטסה emitter-cllectr F F α α,.

25 5 מעגל אלקטרוני אלמנטרי עם טרנזיסטור JT מעגל תמורה לטרנזיסטור באות קטן עבור ("T" (מודל >> 3..7 עבור אות קטן ניתן להחליף את כל הרכיבים הלא-ליניאריים ברכיבים ליניאריים שקולים, בעלי אותו שיפוע בנקודת העבודה. h fe i r r γ r Q r Q f( h re 3..8 משפט מילר לזרמים (k (/k k Linear ircuit k k Linear ircuit k משפט מילר מאפשר לבודד את חוג הכניסה של מעגל חשמלי ליניארי: k k i k k (k (k (k (/k k k (k (/k k k k k k

26 6 מעגל אלקטרוני אלמנטרי עם טרנזיסטור JT מעגל תמורה לטרנזיסטור באות קטן עבור ("π" (מודל >> 3..9 מודל T" " מודל "π" i h fe i g m i i i r r h ie r (h fe h fe i g m h re h re r (/h fe r מודל "π" עם 0 fe r (/h מודל "π" עם 0 re (h re <0.00 h i i i i h ie r e (h fe h fe i g m h fe i g m h re r hie r

27 7 מעגל אלקטרוני אלמנטרי עם טרנזיסטור JT של טרנזיסטור בחיבור h -פרמטרים 3..0, h e מוליכות הדינמית. h ie התנגדות כניסה. h re הגבר מתח אחורי. h fe הגבר זרם של. r /h e התנגדות הדינמית של משמעות מתמטית של h -פרמטרים עכבת הכניסה מוליכות המוצא הגבר הזרם הגבר המתח ההפוך h ie i h re h fe he 0 i i 0 0 i 0 i i h ie T ( h fe r ( h fe hre 0 h fe / h e משמעות פיזיקלית של h -פרמטרים h re אופיין כניסה h e אופיין מוצא arly effect arly effect h re 0 i h e i i 0 :h fe ו- h fe, Q i Q Q Q h fe i i 0 h fe Q / Q i Q Q Q שימו לב: לפי מודל הברס-מול המלא, /h e ו- h re הם בעלי ערכים קטנים מהערכים המעשיים. כדי לחשב את /h e ו- h re בצורה יותר מדויקת יש לקחת בחשבון את תופעת ארלי.

28 8 מעגל אלקטרוני אלמנטרי עם טרנזיסטור JT r התנגדות דינמית בסיס-אמיטר: r i η d d e T T < p >> T, r r r T Q /r r >>r Q /r :(transcnductance gain, mutual cnductance מוליכות הדדית (הגבר מוליכות g m g m i cnst 0 g m i i h fei hfe hfe i i gm g m קשר בין g m ו- :r e g m i d d h fe d h fe h fe h r fe α f r h fe >>, r g m שיםו לב: g m g ; g m g Q g m Q g m

29 9 מעגל אלקטרוני אלמנטרי עם טרנזיסטור JT 3. מעגל תמורה אות קטן למעגל אלמנטרי אלקטרוני עם טרנזיסטור JT Q i Q i Q Q Q in in Q i Q מודל T" " מודל "π" Q in i h fe i g m r r in i hie i hfe i g m r i המטרה המרכזית היא לחשב את in,, i, אשר תלויים א בפרמטרים סטטיים (נקודת העבודה ו- ב פרמטרים דינמיים ( h -בפרמטרים. א כדי למצוא את נקודת העבודה של המעגל,,Q(, יש לאפס את מקור האות הקטן, in ולחשב את ו- באות גדול: Q Q Q Q Q Q Q Q η s ( e T α F 3

30 30 מעגל אלקטרוני אלמנטרי עם טרנזיסטור JT ב טרם מציאת את הפרמטרים הדינמיים יש לבדוק האם הטרנזיסטור נמצא בתחום הפעיל 0.( 0.7, בתנאי שהטרנזיסטור נמצא בתחום הפעיל, אפשר להחליף אותו במודל אות קטן, "T" או "π", ולאפס את מקורות האות הגדול (המקורות הסטטיים: i in i h fe i g m in hie r i in 3 r he 00 kω 00 >> m r T T / α f T α c f T 6 m m 6 Ω gm α f r in g m ( r g m ( r ( r α f r r >> α f r h fe >> α f r i i i in h i r i fe r h fe r r h fe / r i r >> h fe 3 in h ie r ( h fe 4 3 r r r r >>

31 3 מעגל אלקטרוני אלמנטרי עם טרנזיסטור JT מטריצת h- פרמטרים לייצוג טרנזיסטור JT מטריצת h- פרמטרים עבור מערכת ליניארית h h h /h Tw-prt Netwrk זוגיים h h h h h h h h h stands fr hybrid מטריצת h- פרמטרים עבור מערכת לא ליניארית באות קטן. h h h h cnst cnst cnst cnst h i h h h 0 i 0 0 i i 0 i i 3.3. מטריצת h- פרמטרים עבור טרנזיסטור JT באות קטן i i h ie h h e h i i h re h fe i h re h h h fe /h e עכבת הכניסה מוליכות המוצא הגבר הזרם הגבר המתח ההפוך h ie i i i h re h fe he 0 i i 0 0 i 0 hie T ( h fe r ( h fe hre 0 h fe / he

32 3 מעגל אלקטרוני אלמנטרי עם טרנזיסטור JT שיטות מדידה h- פרמטרים h ie h fe i i Q Q Q i Q 0 i Q Q i Q Q Q i Q Q 0 h ie i 0 i h fe i 0 h re h e i Q Q Q Q Q i 0 Q Q i Q Q i 0 Q Q Q h re i 0 i h e i 0

33 33 מעגל אלקטרוני אלמנטרי עם טרנזיסטור אפקט שדה 3.4 מודל ליניארי ומעגל תמורה לטרנזיסטורי אפקט שדה ישנם שני סוגים של טרנזיסטורי אפקט השדה: א ב, (nrmally מבוסס על שיטת המיחסו( pen JFT (nrmally pen המבוסס על שיטת המיחסור MOFT ו- MOFT המבוסס על שיטת העשרה clsed.(nrmally בכל סוג של JFT ו- MOFT ישנם טרנזיסטורים עם תעלה מסוג n ו- p. אנו נתרכז בטרנזיסטורים עם תעלה מסוג n בלבד. הניתוח יהיה נכון גם עבור טרנזיסטורים עם תעלה מסוג p, בתנאי שבמודל לאות גדול נהפוך את כיווני המתח והזרם. JFT nrmally pen (n MOFT nrmally clsed (nc depletin mde depletin and enhancement mde enhancement mde n-type p-type n-type p-type n-type p-type G G G ubstrate (dy G G G מבנה ומנגנון הפעולה של טרנזיסטור מסוג JFT n G p n p G p n p G p p G G G קטן מצב הצביטה, G P ( G P מצב הרוויה, G > P ( > G P מצב מסקנה חשובה. מצב הצביטה: G P מבנה ומנגנון הפעולה של טרנזיסטורים מסוג MOFT n MOFT nc MOFT i O i O n G n p n n p G n i O i O G G G n n p n G n n p n מסקנה חשובה. מצב הצביטה: G t

34 34 מעגל אלקטרוני אלמנטרי עם טרנזיסטור אפקט שדה מעגל אלקטרוני אלמנטרי עם טרנזיסטור FT Large ignal ircuit p, pinch-ff p ' p G G n p G in L>> L L Pinch-ff: G G > p G Lad Line 0 Q p p K( K p G p ( ( p p p p, K p p p Pinch-ff parabla: K( K G p p p K( p p p g m i G K K( Q G p p Q K( G p ( /, λ / λ r Q Q r in i G G G T G >> leakage r in G i g m G in r

35 35 מעגל אלקטרוני אלמנטרי עם טרנזיסטור אפקט שדה טרנזיסטור MOFT Nrmally lsed (enhancement type G 0 Nrmally Open (depletin type n n p G 0 G t 0 0 n n n n n p p G 0 G t < P < t n n n n n p p G 0 G t P t n n n n n p p G 0 G t > P > t n n n n n p p

36 36 מעגל אלקטרוני אלמנטרי עם טרנזיסטור אפקט שדה 3.4. מודל פיזיקלי לטרנזיסטור אפקט שדה הסבר קצר n K ( p G K G K nc ( G t n G nc JFT t p t 0 G 0 P t t n K 0 p G n p n ( G G p p nc K t G t nc t nc ( G t G t p n / nc Pinch-ff cnditin G p p / t Pinch-ff parabla p / t p / t n / nc p / t in G g m d d G cnst 0 K( G t K Q n λ 0 G p ( λ Q Q i Q r / λ r Q Q G Q P G λ 0 Q t in

37 37 מעגל אלקטרוני אלמנטרי עם טרנזיסטור אפקט שדה הסבר מפורט טרנזיסטור אפקט שדה מסוג n אופיין מוצא אופיין מעבר epletin Mde Ohmic egin P G P Pinch-ff parabla aturatin egin > G - P G 0 utff egin nhancement Mde G G G p - P γ 0 limit fr G 0 JFT טרנזיסטור אפקט שדה מסוג nc nhancement Mde Ohmic egin P G t Pinch-ff parabla aturatin egin > G - P utff egin G t G t G t 0 t G 0 t תחום הפעיל (ליניארי עבור מגברים הוא תחום הרוויה. ישנו הבדל לגבי הגדרת התחום הפעיל עבור טרנזיסטורים,JT משום שמדובר כאן על רווית זרם ולא רווית מתח.. 8 מתח הצביטה :n עבור טר' מסוג P. 8 מתח הסף :nc עבור טר' מסוג t עבור טר' מסוג :n זרם drain-surce הרוויה כאשר 0 G. עבור טר' מסוג :nc זרם drain-surce הרוויה כאשר, G t K t, Κ.Kf(gemetry, the surface mbility f electrns in the n channel

38 38 מעגל אלקטרוני אלמנטרי עם טרנזיסטור אפקט שדה אופיין מוצא בתחום האומי: G P P P :Pinch-ff parabla P G P P P עבור קטנים אופיין המוצא הופך ל-: G P P התנגדות מוצא עבור קטנים ו- : G cnst G P P G P אופיין מוצא בתחום הרוויה (התחום הפעיל ל מגברים G P א אופיין תיאורטי: G ( λ P ב אופיין מעשי: מתח ארלי,, עבור טרנזיסטורים JT /λ.( 0 / (לפי הנוסחה, λ : r d d G cnst : r / r λ

39 39 מעגל אלקטרוני אלמנטרי עם טרנזיסטור אפקט שדה 3.4. מעגל תמורה לאות קטן לטרנזיסטור אפקט השדה G i xternal independent surces and resistrs define perating pint G G g m G r G G r i g m the mutual cnductance G G g m r G µ G g m G G cnst cnst µ the gain, µ / G g m r חישוב g m כפונקציה של. g m G [ ( G / ] P ( G / P cnst G P g g m n m nc P K, K t g m g m JT i 0 i, r g m ערך אופייני של g m הוא /00/0000.

40 40 מעגל אלקטרוני אלמנטרי עם טרנזיסטור אפקט שדה דוגמה לשימוש במעגל התמורה לטרנזיסטור אפקט השדה נניח שנתון המעגל הבא. in 6k 9k k k קבל צימוד r s קבל צימוד 3 5 5( G 3 m (5 3 ( G / 3 m K t ( G / t m L ( G / t m t 3 45 m קבל עקיפה? א ניתוח :dc ( מוציאם את נקודת העבודה Q(, G G G 9 5 G G ( 3 4[] פתרון גרפי : G G G / 9m Q t 3 G 4 G 9 G 5 ( 5( 4 3 G t 5[m] 5 5 ( 5[ ] ( בודקים את התחום : > G t > G t ; 5 > 4 3

41 4 מעגל אלקטרוני אלמנטרי עם טרנזיסטור אפקט שדה ב ניתוח :ac בונים מעגל תמורה אות קטן למעגל הנתון: r G i g m G in L G g K m Q m מחשבים את הגבר המתח: in G in g m rs G G i in L L r 0 0 m k 0

42 4 תכונות חיבורים שונים של טרנזיסטורים מסוג JT ו- FT תכונות חיבורים שונים של טרנזיסטורים מסוג JT ו- FT אפיון מגברים (מעגל תמורה של מגברים 4 4. urce ltage/urrent mplifier Lad r i in ' in i in ltage urrent i max in ' in in L in רואים שמעגל התמורה של הטרנזיסטור באות קטן, שפיתחנו לפני-כן, דומה למעגל התמורה המייצג מגבר. טרנזיסטור ניתן לחבר לפי שלוש תצורות שונות:./, /, /G יש לצפות שכל תצורה ותצורה מייצגת מגבר בעל תכונות מיוחדות. כדי להבין מהם השימושים האפשריים של חיבורים שונים, חשוב למצוא את התכונות של כל החיבורים ולבדוק במה הם שונים ודומים. 4. חיבורים של טרנזיסטור JT ( אמיטר (עוקב in in in in in סוג החיבור הוגדר עבור זוג מסוים של כניסה-מוצא. קיימים שלושה חיבורים מעשיים בלבד ("השלישייה",,( tri משום ש- א לא משתמשים בקולקטור בתור כניסה בגלל שצמתים ו- לא מבקרים את הטרנזיסטור ואם אפילו נהפוך את הטרנזיסטור אז נקבל קטן. h fe r ב לא משתמשים בבסיס בתור מוצא i קטן.

43 43 תכונות חיבורים שונים של טרנזיסטורים מסוג JT ו- FT ו- FT JT חישוב,, in ו- עבור חיבורים שונים של טרנזיסטור 4.3,, in נחשב.r 0, h 0, / h >>, re e נניח שעבור הטרנזיסטור JT ו- עבור החיבורים הבאים: מעגל באדות קטן מעגל באות גדול,,, in L i in ( h fe r,, high h fe, high medium in in in h ie h fe i b i h fei ( h fe ir hfe >>, r r high in L in i in i r h fe i b in ( h r h, lw fe fe r ( r, high >> r, high, lw in L in i in r i h fe i b i in r, lw, high t ery high h fe h fe α f, lw h fei ( h fe ir h, high r fe >>

44 44 תכונות חיבורים שונים של טרנזיסטורים מסוג JT ו- FT,, in נחשב.r 0, נניח שעבור הטרנזיסטור r >>, FT ו- עבור החיבורים הבאים:,,, in מעגל באות קטן מעגל באות גדול in GG L in in G g m G i in, ery high, high, n sense g m G G / g m r /g m fr JT, high in L in in G /g m i g m G in, ery high, r fr JT, lw g m, n sense g mg G g mg, lw / g m >> / gm G in L in i in G g m G i in, r fr JT, lw gm, high t ery high, lw gmg G, high / g m r שילוב של מספר דרגות מאפשר תכנון מגבר מכל סוג מגבר מתח, מגבר זרם, מגבר מוליכות, מגבר התנגדות בעל פרמטרים המתקרבים לפרמטרים של המגבר האידיאלי.

45 45 ממתח הטרנזיסטור ממתח הטרנזיסטור 5 5. ממתח בתכנון מעגלים בדידים 5.. סוגים שונים של ממתח Fixed-bias circuit with cllectr feedback Fixed-bias circuit with cllectr and emitter feedback elf-bias circuit /( /( Large signal equialent circuits ' ' ' ' /( Transfrmatins used t cnstruct equialent input circuits ( ( quialent input circuits ' ( ' ' ( ( /( ' f(,, ' ( ( ' ( ' f (,,

46 46 חישוב זרם הקולקטור כפונקציה של,, עבור מעגל ממתח עצמי. ממתח הטרנזיסטור ' ( ( ( ( f (,, /0.5 m / % / ; specimen % 5.. יציבות של ממתח (יציבות של i גורמי היציבות עבור מעגל ממתח עצמי. ( ( ( ( ( ' max min 0 << ( ( ( ( ( ( ' > 0! < 0 < 0 /, ( ( ( ' [ ] (

47 רוטסיזנרטה חתממ 47 לש יסחי יוניש -לש יסחי יונישב תולתכ ( ( ( ( 0 ( << 00% % 00 << רשאכ :המגודל יונישל םרוג 00 -ב 00% לש יוניש יזא, <<.% ב קר :םוכיס Fixed-bias circuit Fixed-bias circuit with cllectr feedback with cllectr and emitter feedback elf-bias circuit ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( [ ] ( ( ( [ ] ( ( ( ( [ ] ( ( ( specimen ] ( [ ] ( [ ( ( ] ( ( [ ] ( ( [ ( ( ] ( [ ] ( [ ( (

48 48 ממתח הטרנזיסטור 5..3 שקולי התכנון לבחירת ו ( 0 דוגמה מספרית 5 00 m m 3 / 0m m ( - /? 0..5? - 90m 4 6.?? 7 ( - / (5-./00m8k 8 /./90m4.4k 9 /.5/m.5k 0 [( - /]/ [(5-.5/]/m6.75k

49 49 ממתח במעגלים משולבים (ראי זרם ממתח הטרנזיסטור 5. שיטות הממתח שנידונו קודם אינן מתאימות לתכנון מגברי מעגלים משולבים. החסרון הוא שצריך להשתמש בהרבה נגדים ובקבלי עקיפה וצימוד גדולים. לעומת זאת, כאשר מתכננים מעגלים משולבים, ניתן להשתמש במספר רב של טרנזיסטורים זהים. ביסודו של דבר, הממתח במעגלים משולבים מבוסס על השימוש במקורות זרם קבוע. אבן הבניין הבסיסית ביותר בתכנון מקורות זרם במעגלים משולבים הוא ראי זרם, אשר נלמד בהמשך הקורם. דוגמה: Q α Q / r 0 in 0.7 Q

50 ל( 50 מגברים רבי-דרגות מגברים רבי-דרגות 6 in r mplifier (input stage mplifier (intermediate stage mplifier 3 (utput stage L in in in 3 3,, G, f (r s, i, in i, i, L in high lw high tage 3 / / / lw high high תכנון מגברים רבי-דרגות בד"כ מבוסס על הסדר הבא של הדרגות. (תכנון מגברים המיועדים לשימושים מיוחדים יכול להפר את הסדר המומלץ. פי הטבלה רואים שכדאי שדרגת מבוא תהייה בעלת הגבר גבוה. מה היא הסיבה המדויקת לכך נבין בהמשך הקורס. lw / lw בנוסף למגברים רבי-דרגות, קיימים כמה חיבורים דו-טרנזיסטורים אשר בד"כ מנותחים (וגם כן ארוזים כדרגות בודדות, כלומר, ראי זרם, חיבורי דרלינגטון, חיבור קסקוד,(cascde עומס דינמי ומגבר הפרש. ציור הבא מראה שזוג טרנזיסטורים ניתן לחבר בחמש תצורות קנוניות הבאות: urrent Mirrr ifferential mplifier ynamic Lad ascde arlingtn nfiguratins

51 5 ראי הזרם מגברים רבי-דרגות 6. בראי זרם מכתיבים את באמצעות, ובאמצעות מכתיבים את. α F. שימו לב: כתוצאה מכך, שינוי ב- כמעט ולא משפיע על F α ו- urrent mirrr F F F L 0.7 Q Q α F F 4 cnst F F Q Q O F F F ( / O / F / F שימו לב: טרנזיסטור Q נמצא בתחום ליניארי (דיודה מוליכה ודיודה לא מוליכה ומתפקד כטרנזיסטור ( למרות לקצר בין הקולקטור והבסיס. ראי זרם דו-כיווני. 0.7 ref 0.7 urce F F 0.7 ink ref 0.7

52 5 ראי זרם עם מספר יציאות. מגברים רבי-דרגות ref tage i tage j tage k urrent Mirrr Σi i ref ref ref i α i i ηt α i i ( e α i i η ( e T α i i i ref i f (!!! i f (!!! >> min 0!!!

53 53 ראי זרם עם התנגדות מוצא גבוהה. מגברים רבי-דרגות Wilsn circuit 4 ~0.5h fe r F ~0.5h fe r F r e ~0.5h fe r r hfe i b r <<0.5, prided that ref >>h fe r and r >>h fe r 3 ~0.5 ~0.5 h fe h fe3 i b3 ~0.5 h fe 5 ~0.5 h fe 0.5 ~0.5 ~0.5 r r e3 F F 0 i.4 Q 3 r Q Q בהנחה ש- α ו- ref >>h fe r, r >> h fe r התנגדות המוצא גדולה מי.0.5h fe r לדוגמה, 5MΩ עבור 00 fe 00,h ו-.Q(m mpred Wilsn circuit F F

54 54 מגבר הפרש מגברים רבי-דרגות 6. מעגל תמורה לאות גדול T pride differential utput r t pride better symmetry ~/ ~/ ' in d cm d / Q Q in d / / / מעגל תמורה לאות קטן g m d / g m d / i r r i d / d / c m הגדרות: d d M 0 הגבר האות ההפרשי: האות ההפרשי d (differential signal cm cm d 0 הגבר האות המשותף: האות המשותף cm (cmmn mde signal M 0 lg d cm יחס דחיית האות המשותף (cmmn mde rejectin rati

55 55 מגברים רבי-דרגות חישוב הגבר האות ההפרשי, d g m d / g m d / g m d / g m d / g m d / g m d / i r r r i d / d / d / cnst 0 in d (h fe r d / 0 d / 0 0 with 0 חישוב הגבר האות המשותף, cm g m c m g m c m g m g m g m i r r r i c m c m with >> r d d M g m r 0 e >> הגבר האות ההפרשי: cm cm 0 d << הגבר האות המשותף: M d 0 lg 0 lg g m, M f ( f Hz cm

56 56 שיפור רדיקלי של הגבר על-ידי שימוש בעומס פעיל (דינמי מגברים רבי-דרגות 6.3 עומס דינמי: (ignal r f עומס סטטי: (ignal f עיקרון השיטה / tatic Lad Q /r Q ynamic Lad Q /r tatic Lad / Q / שימוש בעומס דינמי Open circuit fr ac Q 3 Q 4 /h e Next tage g m in / g m in / g m in / L g m in Q in / /h e Q in / Grund fr ac tatic lad ( m r ctie lad ( m >> / h in e /(he r T T / h / r e

57 57 מגברים רבי-דרגות כדי להשיג הגברי מתח גדולים יותר, ניתן להשתמש בראי זרם משוכלל יותר, בעל להשתמש במגבר הפרש בתצורה הקסקודית. h/ e גדול יותר. כמו-כן, אפשר תפקיד ראי הזרם במעגל לכן. ראי הזרם במגבר ההפרש משכפל את שינוי הזרם מהקולט של Q אל הקולט של Q. כדי להבין טוב יותר את התפקיד של ראי הזרם, נחליף אותו במקור זרם פשוט, וכתוצאה מכך, נקבל הגבר מתח מחצית מזה שהיה קודם Open circuit fr ac g m in / L Q Q in g m ( in / 0

58 58 חיבור קסקוד (cascde מגברים רבי-דרגות 6.4 חיבור קסקוד הוא חיבור עם התנגדות מוצא גדולה במיוחד ורוחב הפס גדול. nearly cnstant ptential r in 3 - γ בחיבור קסקוד פוטנציאל הקולט של הטרנזיסטור התחתון מיוצב על-ידי חיבורו למוצא של עוקב הפולט. כתוצאה מכך, תופעת ארלי מתבטלת במידה רבה. (שימו לב: הטרנזיסטור העליון הוא בחיבור עוקב הפולט כלפי הטרנזיסטור התחתון, שהוא, ובחיבור כלפי המוצא. חשוב לציין, שבחיבור קסקוד קיבול שקול קולט-בסיס גם כן מתבטל במידה רבה (נחזור על התכונה הזאת בהמשך הקורס. שאלה: חשב והשווה של.ascde ושל

59 59 חיבור דרלינגטון מגברים רבי-דרגות 6.5 חיבור דרלינגטון ~ min >0.7 ( Q ( i Q ( γ ( ( ( t impre turn-ff speed and pride cut-ff mde שימו לב: שממתח של Q שונה לחלוטין מממתח של :Q Q /r r >>r Q /r חיבור דרלינגטון משלים (cmplementary או חיבור שיקלאי (ziklai מסוג : n-p-n master n-p-n slae p-n-p מסוג : p-n-p master p-n-p slae n-p-n γ ( ( Q ( Q i Q Q ~ ( ~ γ ( ( min >0.7 min >0.7

60 60 חישוב התנגדויות כניסה מגברים רבי-דרגות מעגל תמורה לאות קטן של חיבור דרלינגטון מעגל תמורה לאות קטן של חיבור דרלינגטון משלים i h ie (h fe i h fe i i h fe i h fe i in hie h fe h fe i i h ie (h fe i h fe (h fe i h ie i (h fe h fe i in i (h fe (h fe i t in it hie ( h fe r h fe >> in t h i t ie ( h fe h ie ( h fe ( h fe r h ie ( h ( h fe fe r ( h fe h ie ( h fe r ( h h ie fe h ie ( h fe hie ( h fe h ie שימו לב: h in h fe ie in h h fe ie α f בהנחה ש- נקבל: עבור חיבור דרלינגטון ו- דרלינגטון משלים. הערכת התנגדויות מוצא חיבור דרלינגטון, (/3r 6 x 0 7 i 60k x.6k/60k i b 4 3 i 0 7 k.6k 5 7 x0 00i b 8 x 0 7 / 0 5 x0 0 5 k 9 t x i t x 0 x 0 (/3 0 5 ~(/3 (/h e חיבור דרלינגטון משלים, (/r 60k i i b 3 i 07 k.6k 4 6 x0 7 x 0 7 / 0 5 x0 00i b 0 5 k 8 t x i t x 0 x 0 t,i t 0 (/ 0 5 ~(/ (/h e 5 ~x 0 7

61 6 מגברים רבי-דרגות דוגמה לשימוש בחיבור דרלינגטון משלים mpring turn-ff speed, priding cut-ff by extracting frm the base upling capacitr r t Q Prtectin against shrtcircuit at lad Q in Negatie feedback L urce ias Lad mplementary darlingtn

62 6 מגברים רבי-דרגות lutin f electrnic circuits r r r iscrete ircuits in in in in ntegrated ircuits h fe r r h fe r h fe r ref r >>0 ref r r in in in ifferential mplifier ref r r / r r / r / r / r / in / in / in / in / cm cm 0 ref 0 ascde ircuits 0.5h fe r h fe r / 3 h fe h fe r r 00 kω t increase in r / r / in / in / cm 0.5h fe r h fer kω r r 6 Ω חומר להכנה עצמית: "מעגלים מיקרואלקטרוניים", האוניברסיטה הפתוחה, חלק ג', פרק 0 "דרגות מוצא ומגברי הספק" (כולל דוגמאות ותרגילים ע, ' 85-8 ו

63 63 מגברי משוב שלילי מגברי משוב שלילי 7 ממציא של משוב שלילי: מהנדס חשמל,98. Harld lack 7. מבנה כללי של מגבר משוב שלילי. ε OL הגבר בחוג פתוח (הגבר המגבר ללא משוב,.. ε f.. in ε f. ε תמסורת המשוב, in f המשווה, Σ f in f אות הכניסה, אות המשוב, in f ε אות השגיאה, הגדרות: תמיד חסר יחידות. f OL ε f ε OL הגבר החוג. (יש לשים לב ש- : in f הגבר בחוג סגור, OL in Σ ε OL f in ε OL ε f ε ε ε OL OL f OL f OL OL f. f OL OL עבור משוב שלילי: OL (או שזה אותו דבר, 0,( OL כך ש- OL שימו לב: אם נעביר את ה- " " בתוך המגבר אז: in Σ ε OL f f OL OL

64 א( 64 יתרונות של משוב שלילי מגברי משוב שלילי "נטרול המגבר" OL עבור רך אופייני עבור מגברי שרת 0, 6 הגבר בחוג סגור תלוי ב- : 3- (טווח אופייני ל- : 0 (. in Σ ε 0 OL f in in f / OL / OL / OL OL OL OL 7.. הקטנת רגישות ההגבר f OL OL OL OL OL OL OL OL ( OL ( OL ( OL ( OL f OL f f δ OL OL OL δ f OL δol f ( Q, t, specimen, t δf f ( Q, t, specimen, t OL נגדיר OL ככמות המשוב. רואים שישנה הקטנה משמעותית, כלומר, פי כמות המשוב, בשינוי יחסי בהגבר בחוג סגור לעומת שינוי יחסי בהגבר בחוג פתוח.

65 65 שיפור הליניאריות (הקטנת עיוותים אי-ליניאריים מגברי משוב שלילי 7..3 :00 OL 0 f 0 OL 00 f f OL OL OL OL 000 f f in OL f ( in f f ( in OL 7..4 הגדלת רוחב-פס in, d OL f Σ OL (ammunt f feedback / ϖ OL OL f (ϖ OL (jω slpe : (-0 d/dec OL ϖ f ϖ ϖ OL( OL OL (jω / OL (jω ω, dec נבחן מגבר שפונקציית התמסורת שלו בחוג פתוח, (jω, OL מאופיינת על-ידי. OL OL ( jϖ jϖ / ϖ קוטב יחיד: נחשב פונקציית התמסורת בחוג סגור, (jω, f ונבדוק מה הוא תדר הברך בחוג f ( jϖ OL OL /( jϖ / ϖ /( jϖ / ϖ OL OL jϖ / ϖ סגור: OL OL jϖ ϖ f ( OL ϖ f

66 66 הפחתת הפרעות ורעש מגברי משוב שלילי 7..5 n in n n ( in n in OL OL OL OL in Σ OL Σ OL Σ n OL OL OL n OL OL OL OL >> ntributin f n int the superpsitin ( in n in n OL n OL OL n Σ OL X OL OL OL 0 00 ( in n in n 0 3 n 0 4 בתנאי שההגבר בחוג פתוח של דרגת הכניסה הוא גבוה, אפשר בדרך-כלל להזניח רעש והפרעות המתווספים בדרגות הבאות. מסקנה:

67 כ, כ 67 חסרונות של מגבר משוב שלילי מגברי משוב שלילי 7.3 נבחן מגבר שפונקציית התמסורת שלו בחוג פתוח, (jω, OL מאופיינת על-ידי שלושה קטבים., OL בתדר ϖ 80 ל-, בתדר ϖ נגדיר את ההפרש בין ערכו של OL ( jϖ ( שולי ההגבר, וההפרש בין זווית המופע OL ϕ, בתדר ϖ ל- 80 שולי המופע, ϕ. quialent scheme in Σ ε 3 3 OL f OL (jω f (ϖ de diagram Phasr diagram, d OL 0 d/dec j ϕ / e f ( jϖ j ϕ e f OL( jϖ ε ε in f m f ε 40 d/dec f (jω ε f / 0.5 in / sin(0.5 ϕ f / OL (jω Gain Margin OL / / /33 60 d/dec ω ω, dec ϕ ϕ ϕ / f f 0.5 in in e ϕ( OL, deg ω ω 80 ο ω, dec 80 ϕ Phase Margin 0.5 in f ( jϖ sin(0.5 ϕ in f ( jϖ 0.5 sin(0.5 ϕ, f ( jϖ כאשר שולי המופע, ϕ, מתקרבים ל- 0 ה, הגבר בחוג סגור, שואף ל- (משוב שלילי עלול להפוך למשוב חיובי. מסקנה:

68 68 סיווג מגברים לפי סוג המשוב מגברי משוב שלילי 7.4 in r s in L in מגבר משוב מתח עם חיבור טורי בכניסה ltage-series feedback r in Σ ε ' OL ε L in f in( OL in f f in f OL in in r s in r L in מגבר משוב זרם עם חיבור טורי בכניסה current-series feedback ' OL ε in Σ ε in in OL in f in( OL L f in f f f ( OL in in r s in L in in r in f Σ f ε ' OL ε OL in in L in f מגבר משוב זרם עם חיבור מקבילי בכניסה current-shunt feedback in OL in f f ( OL in r s in L in מגבר משוב מתח עם חיבור מקבילי בכניסה in r Σ ε ' OL ε OL L ltage-shunt feedback in f f in in in f in OL in f OL מסקנה כוללת: משוב שלילי "משפר" התנגדויות (עכבות המבוא והמוצא: מגדיל או מקטין אותם כך שהתנגדויות המבוא והמוצא של המגבר מכל סוג (ראה עמוד הבא מתקרבות אל התנגדויות המבוא והמוצא של המגבר האידיאלי המתאים.

69 69 תמסורת של מערכת אלקטרונית מעשית עם משוב שלילי מגברי משוב שלילי 8 דוגמה: מגבר עוקב אמיטר המעגל הנתון מעגל תמורה לאות קטן G,, r ε i h ie h fe i r ε in in ' f in in ' f Feedback signal, ' f הגדרות: פרמטר הגדרה נוסחה הערות i,, G ε in f ε אות השגיאה i f, f f ε OL 0 f אות המשוב in i in, in in ε f ε ( OL in אות הכניסה G OL ε in OL ε in 0 0 ε 0 ( 0 הגבר בחוג פתוח הגבר המגבר עצמו, ללא משוב תמסורת הכניסה תמסורת בין מקור האות למבוא המגבר OL G in OL 0 ( 0 התמסורת הישירה תמסורת בין מבוא המעגל למוצא f תמסורת המשוב 0 in חסר יחידות f OL הגבר החוג OL ε 0 in f f,, f G f, f in f הגבר בחוג סגור i, in f אות המוצא

70 70 דיאגרמת בלוקים של מגבר אלקטרוני מעשי עם משוב שלילי מגברי משוב שלילי 8. r ε h ie i h fe i in ' f in in in G Σ ε OL Σ ing G in ' f in in ' in in in G ing uperpsitin in ing G G ' f Σ ε OL in Σ in in תמסורת של מערכת אלקטרונית מעשית עם משוב שלילי f GOL, OL f G f ( f ( OL >> OL << OL!!!

71 7 חישוב ההגבר בחוג סגור מגברי משוב שלילי 8. הכוונה המרכזית לנתח את המערכת ללא ניתוק שום חיבור בתוכה (חוץ מהחיבורים שדרכם לא זורם זרם. חישוב OL הגבר החוג: OL קובעים 0 in. (כתוצאה מכך, אין תמסורת G 0 G ing f ε in 0 in ' ε OL OL Σ באמצעות G ו-. מאלצים מקור תלוי במגבר להגיב כאילו הוא רואה אות יחידה, ε ',בכניסתו, ללא יחס למה הוא אות הכניסה האמיתי,. ε (במילים ( in 0 f in t אחרות, מחליפים את המקור התלוי במגבר למקור בלתי תלוי OL. (3 מחשבים. OL ε in in 0 ing G G 0 ing G G G * Σ ε f(*0 Σ Σ in ε OL t in in in 0 in t ' ε 0 0 in OL 0 in P OL / OL Σ Σ OL חישוב G תמסורת הכניסה ו- תמסורת הישירה: קובעים in. מאלצים מקור תלוי במגבר להגיב כאילו הוא רואה אות אפס בכניסתו, ללא יחס למה הוא אות הכניסה האמיתי. (במילים אחרות משביתים את המקור התלוי במגבר. מחשבים. ε G מחשבים. ( ( (3 (4 חישוב OL הגבר בחוג פתוח: קובעים 0 in. מניחים שבכניסת המסכם מופיע אות * אשר מאפס את ε (הדקי הבקרה של המגבר. מאלצים מקור תלוי במגבר להגיב כאילו הוא רואה אות יחידה, ε ',בכניסתו, ללא יחס למה הוא אות הכניסה האמיתי,. ε (במילים אחרות, מחליפים את המקור התלוי במגבר למקור בלתי תלוי OL.. OL מחשבים ( ( (3 (4. OL שימו לב: רק אם יש תלות בין ו- * אז מחשבים * כדי למצוא את ו- שימו לב: אם נאלץ ε אז. OL /G GOL f OL חישוב הגבר בחוג סגור:

72 7 התנגדויות המבוא והמוצא של מגבר משוב שלילי מגברי משוב שלילי 8.3 in G Σ ε OL ing G in ' f in in ' in G in G Σ ε OL G in ' f ' in i in T in G ε in T Σ in Σ ' Σ ut in f f f ' " in Σ i N G in i N in Σ in ε ' Σ ut i f in f in f ' " in שים לב: משוב שלילי מקטין את האות ששולט במגבר (אות השגיאה פי מקדם הורדת הרגישות,. OL ε ing f in ε OL ε ε OL ing G in ε. εol ε G 0 in OL OL esensitiity Factr i N in T in in פי אותו מספר קטנים i in או במעגלים שלמעלה. OL במעגל עם חיבור טורי (אידיאלי בכניסה ו- נשארים קבועים, ולכן התנגדות כניסה עולה פי ויורדת פי OL במעגל עם חיבור מקבילי (אידיאלי.

73 73 א התנגדות המבוא, in f,עבור חיבור טורי בכניסה (השוואת מתח. מגברי משוב שלילי OL 0 i in f ε ' OL i in OL > 0 OL 0 in in ε T G in ' OL T in in Σ in ltage r current feedback T in in OL N feedback ltage surce eries (ltage summing ' T ing ε OL esensitiity Factr in OL in ' T T T in in inin in in f i T in ε in G ing OL in f in OL ( OL ( OL ; G ε T in OL in in in 0 in OL Nte that the abe equatin fr in f is btained fr the ltage input surce that sees all the lads in series. urrent input surce shuld be replaced with its Theenin equialent. xample eries summing decreases the ltage, ε, seen by the in by a factr f OL. The input current f the circuit decreases by the same factr. s a result, the utput resistance increase by a factr f OL. r h ie h fe i r ltage-series feedback T in in i in r in f * in? in? h fe T in 0 in OL h ie OL 0 N in 0 h ie i OL in f in OL h ie in h fe i in f ( h ie h fe hie OL T in h ie hie h fe h ie ( h fe ' in ( h ( h ( r in in f hie fe fe i in h ie h fe i * in in r N!!! * in in f in ( h ( r ] in in fe

74 74 ב התנגדות המבוא, in f,עבור חיבור מקבילי בכניסה (השוואת זרם. מגברי משוב שלילי OL 0 OL > 0 OL 0 in i ε ' OL in i ε ' OL i N in in ltage r current feedback N in in N feedback in Σ in urrent surce hunt (current summing ' N iin G iε OL esensitiity Factr in OL in OL in ' in in f N iin iε in N iin in f in OL / iing ( OL N OL N Gin in / iin OL i ; G ε N i in OL ( in ( in 0 in in Nte that the abe equatin fr in f is btained fr the current input surce that sees all the lads in parallel. urrent input surce shuld be replaced with its Nrthn equialent. xample hunt summing decreases the current, i ε, seen by the in by a factr f OL. The input ltage f the circuit decreases by the same factr. s a result, the utput resistance decreases by a factr f OL. ltage-shunt feedback r i f N in r h ie i ε i h fe i in i in r i' in iε i in f * in? in? r h ie i N in 0 OL 0 /h e i N in 0 r h ie i h fe in OL in OL r h ie / h e in in in f ( / h e r OL hie r h fe r hie i N in in f r h ie h fe i r h ie r hie h fer r h ie hie ( h fe r ' in r ( h fe r ( h fe r ( h fe r r r r h fe i in r in f r r in r h ie in * in * in r in f r r

75 75 ג התנגדות המוצא, f,עבור חיבור מקבילי במוצא (דוגמ מתח. מגברי משוב שלילי ' OL L in 0 ' OL 0 L ltage r current summing N feedback ' " in f ' in OL ltage sampling OL L in in 0 ltage r current summing OL ' OL ' " in Σ ut f O OLG in O OL f in OLG in OLG in OLG OL OL OL OL xample ltage feedback decreases the c f the circuit withut feedback while keeping the utput current unchanged. s a result, the utput resistance decreases. h fe i ltage-series feedback i h ie /h e in in f? f? h fe in 0 h ie OL 0 /h e in 0 h ie i /h e OL OL in OL h ie L h / e h i fe /h e h ie in f / he hie / he h fe / he hie / h hie hie h fe hie h ie r hie ( h fe e ' f f f r

76 76 ד התנגדות המוצא, f,עבור חיבור טורי במוצא (דוגמ זרם. מגברי משוב שלילי in 0 ' OL L ' OL 0 L ltage r current summing N feedback ' " in ' in OL f urrent Σ ut OL L in in 0 ltage r current summing ' OL ' " in i f O L f O in( OLG OLG in OL in( OLG ( OL in( OLG OL OL( OL f urrent feedback decreases the sc f the circuit withut feedbackwhile keeping the utput ltage unchanged. s a result, the utput resistance increases. xample /h e urrent-shunt /h feedback i e f i in h ie h fe i i in i in? i i '' f? /h e OL 0 OL he h / ie L in i in 0 i h ie /h e OL /h e h fe i i in 0 i h ie h fe OL i in h ie i /h e ' f f ( / h h e / he hie / he ie h fe / he hie hie hfe( / he ( h ( / h fe e i in h ie h fe i ( h ( h f hie fe / e i [ hie ( h fe ( he ] /

77 77 דוגמות לחישוב הגבר מתח והתנגדויות מבוא ומוצא בחוג סגור מגברי משוב שלילי 8.4 מגבר א, עוקב פולט (משוב מתח עם חיבור טורי בכניסה מגבר משוב שלילי מעגל תמורה לאות קטן ltage-series feedback i h ie h fe i in in in f f in f f חישוב הגבר החוג, OL in 0 t h h fe ie i OL OL i h fe hie [/] חישוב תמסורת הכניסה, G, והתמסורת הישירה, in i h ie h fe 0 OL 0 i G h ie [/] G h ie [/] חישוב הגבר בחוג פתוח, OL * ε 0 ' ε r 0 in 0 h ie i 0 h fe OL h fe [/] OL חישוב הגבר בחוג סגור, f f h fe hie hie G fe ( fe OL OL h h G OL h ( ie h fe hie h fe h fe hie OL [/]

78 78 מגבר ב (משוב מתח עם חיבור מקבילי בכניסה מגברי משוב שלילי מגבר משוב שלילי מעגל תמורה לאות קטן ltage-shunt feedback r i f i in r h h fe i ie i ε i in i in i ε i in f f חישוב הגבר החוג, OL in 0 r h ie i i f i h fe OL i OL r h fe r hie r h h fe h ( ie i r r ( h ie ie [/] חישוב תמסורת הכניסה, G, והתמסורת הישירה, r h fe 0 i G rs hie ( hie r ( h s ie i r h ie ( [/] in h ie i OL 0 G r r ( h s ie s h ie ( hie h h ie ( ie hie [/] חישוב הגבר בחוג פתוח, OL ε 0 ' ε OL r *0 i 0 h ie h fe OL h fe [/] חישוב הגבר בחוג סגור, f GOL f OL hie h fe r s ( hie h ie ( r s ( hie h ie ( G OL r h fe h ie ( r ( h ie OL

79 79 מגברי משוב שלילי מגבר ג עם נגד במעגל הפולט (משוב זרם עם חיבור טורי בכניסה מגבר משוב שלילי מעגל תמורה לאות קטן h fe i h ie i /h e ltage/urrentseries feedback in in in f ' f '' f חישוב הגבר החוג, OL in 0 h ie h fe i /h e i OL OL / h e h fe / he hie h ie i h i hie ie [/] חישוב תמסורת הכניסה, G, והתמסורת הישירה, h fe 0 i G h ie (/ h e [/] in G i h ie OL 0 /h e (/ he hie (/ he / h e [/] חישוב הגבר ללא משוב, OL * OL 0 r in 0 h fe h ie /h e OL h fe / h e / h e [/] חישוב הגבר עם משוב, f f GOL [/] OL

80 80 מגבר ד (משוב זרם עם חיבור מקבילי בכניסה מגברי משוב שלילי מגבר משוב שלילי מעגל תמורה לאות קטן /h e urrent-shunt feedback i f r i h fe i in r /h e h ie i i in ' f in f i in f חישוב הגבר החוג, OL /h e r in 0 h ie i h fe i / he r OL hfe / he hie r r hie [/] OL חישוב תמסורת הכניסה, G, והתמסורת הישירה, in r h ie /h e OL 0 G i G in r hie (/ he / he [/] / he hie in r hie (/ he h ie [/] / he hie חישוב הגבר בחוג פתוח, OL *0 /h e OL r in 0 h ie i 0 h fe OL hfe ( / h [/] e חישוב הגבר בחוג סגור, f GOL OL r h ie (/ f h ( / h h e h fe fe / h e e / h e / h h ie r e h ie h ie r

81 8 ה מגברי משוב שלילי דוגמה לניתוח מגבר עם שני חוגי משוב (משוב זרם עם השוואת מתח ומשוב מתח עם השוואת זרם מעגל תמורה לאות קטן מגבר משוב שלילי r ltage-shunt feedback h fe i h ie i r in in i 0 urrent-series feedback חישוב הגבר החוג, OL r r h fe in 0 h ie h fe i OL h ie i i OL h fe [/] ( ( r ( ( h ( h ie ie r חישוב תמסורת הכניסה, G, והתמסורת הישירה, in r G h ie OL 0 i h fe 0 r ( hie ( i G [/] hie r i h i r ie ( hie ( ( h ( ie [/] חישוב הגבר בחוג פתוח, OL *h fe OL in 0 r h ie i 0 h fe OL h fe h fe [/] חישוב הגבר בחוג סגור, f f GOL OL [/]

82 8 מגבר ו surce fllwer, (משוב מתח חיבור טורי בכניסה מגברי משוב שלילי מגבר משוב שלילי מעגל תמורה לאות קטן G g m G G r in in in in f f חישוב הגבר החוג, OL OL G in 0 G 0 g m r G OL gm ( r [/] חישוב תמסורת הכניסה, G, והתמסורת הישירה, G in G G OL 0 r G G in [/] 0 0 [/] in in חישוב הגבר בחוג פתוח, OL * r 0 G 0 G g m r OL gm ( r [/] in 0 OL חישוב הגבר בחוג סגור, f f GOL OL g m g r 0 r r m r r g m r g m r g m g r m / g m ( / r מסקנה: כל התוצאות שקיבלנו בפרק הנוכחי הן מדויקות ושוות לאלה שמקבלים בדרך שגרתית (לפי משפטי קירכוף.

83 83 מגברי משוב שלילי דוגמה לניתוח מגבר עם שני טרנזיסטורים מגבר משוב שלילי מעגל תמורה לאות קטן r h fe i h ie i h fe i h ie i r Q Q in in ltage-shunt feedback חישוב הגבר החוג, OL OL OL i r i f h ie i h fe h ie i h ie i h fe i h fe h ie ( h [ fe ( r h ie ] i in 0 ( h fe [ ( r h ie ] r h ie i r r h ie i h ie i [/] חישוב תמסורת הכניסה, G, והתמסורת הישירה, i G r h ie hie h fe i r r G hie h fe hie h h fe ie i h ie i [/] h fe 0 h fe i in h ie i hie h fe OL 0 h ie i r h ie h ie hie hie h fe hie h fe i i r hie h fe hie h fe i [/]

84 84 מגברי משוב שלילי חישוב הגבר בחוג פתוח, OL r *0 h fe h ie i in 0 h ie i h fe i OL h fe h ie ( h fe ( i OL ( h fe ( [/] חישוב הגבר בחוג סגור, f f GOL OL [/]

85 85 הענות לתדר הענות לתדר 9 9. מעגלים בעלי מיקום קטבים מיוחד 9.. מעגל עם קוטב דומיננטי קוטב דומיננטי הוא הקוטב המרוחק מהקוטב השני בשתי אוקטבות בכיוון LF עבור LPF ובכיוון HF עבור HPF (אוקטבה אחת שווה להבדל פי בתדר, שתי אוקטבה פי 4. הגדרה:. ϖ p /(, ϖ p /( נתונים HPF ו- LPF בעלי שני קטבים: נעריך את תדר הברך, ω, c עבור כל אחד מהמעגלים בהנחה שהמרחק בין הקטבים שווה בערך לשתי אוקטבות. דוגמה: HPF הערכת ω c in ' H( jϖ ϖ p / jϖ ϖ p / jϖ uppse ϖ c 4ϖ p, then H ( jω jωc ϖ p ϖ p ϖ c ωc 4ϖ p ( ϖ / /6 p ϖ c (d 400 % ~ 400 % 6% ϖ p ϖ c /6 5 7 ω p minant Ple ω p ω c ω (dec ϖ c 7 ϖ p.06 ϖ p 5 ϖ c ϖ p!!! LPF הערכת ω c in H( jϖ jϖ / ϖ ' p jϖ / ϖ p uppse ϖ c ϖ p/4, then H ( jω jωc ϖ ωc ϖ p / 4 c ϖ p ϖ p ( ϖ / (/ 4 c ϖ p (d 400 % 6% ~ 400 % ϖ c 3 /6 7 /6 ϖ p /6 7 /6 5 7 ω p ω p ω c minant Ple ω (dec ϖ c 5 ϖ p 0.94 ϖ p 7 ϖ c ϖ p!!!

86 86 מעגל עם מספר קטבים שווים הענות לתדר 9.. LPF בעל n קטבים שווים הערכת ω c in... n n H( jω c ( ϖ / ϖ c p n H( jϖ ( jϖ / ϖ n p n ( ϖ / ϖ c p (d n lg ϖ n c ϖ p!!! ω c ω p Multiple Ple ω (dec ϖ ϖ ϖ ϖ c c c c n n 3 n 4 n ϖ 0.5 ϖ 0.43 ϖ 0.39 ϖ p p p p 9. הענות לתדר נמוך ותדר ביניים (השפעת קבלי עקיפה וצימוד המטרה לבדוק השפעת קבלי עקיפה וצימוד על פונקצית התמסורת של המגבר בתדר נמוך ובתדר ביניים, אשר לא מספיק גבוה כדי להרגיש השפעת קבלים פרזיטיים של הטרנזיסטור. נבחן מגבר בעל הטופולוגיה הבאה: מגבר מעגל תמורה לאות קטן r h ie i h fe i r in in באפן כללי, כל אחד מהקבלים, (קבל הצימוד ו- (קבל העקיפה, משפיע על תדר הברך הנמוך של המגבר. כדי להגדיל את רוחב הפס, דבר הכרחי הוא להגדיל את הקיבולים של שני הקבלים. מאותה סיבה, כדאי גם כן להגדיל את הכיבול של אחד מהקבלים במידה רבה יותר לעמת הגדלת הקיבול של הקבל השני ולהגיע בדרך הזאת להבדל פי 4 או יותר בין תדרי הברך הקשורים לקבלים. בד"כ, מגדילים את הכיבול של כבל העקיפה,, במידה רבה יותר לעמת הגדלת קבל הצימוד,. בד"כ, קבל העקיפה,, רואה התנגדות קטנה בהרבה ממה שרואה קבל הצימוד,. כתוצאה מכך, אם נשתמש עבור קבל בקבלים אלקטרוליטיים,בעלי, מצד אחד, קיבול גדול במיוחד, ומצד אחר, זרם זליגה גדול במיוחד, זה לא יגרום להגדלה משמעותית בזמן הפעלת המגבר הקשור לטעינת הקבלים. חוץ מזה, לא ישפיע על מיקומה של נקודת העבודה. זרם זליגה גדול של נחשב את תדרי הברך הקשורים לכל אחד מהקבלים. נניח שישנה הפרדה פי 4 או יותר בין תדרי הברך, ובעת חישוב תדר הברך עבור אחד מהקבלים נקצר את הקבל השני. (שימו לב: תמסורת המגבר פרופורציונלית לתמסורת בין מקור האות,, in לזרם הבסיס, (.i b

87 87 הענות לתדר, השפעת קבל עקיפה (bypass קבל הצימוד,,מקוצר השפעת קבל הצידמוד (cupling, קבל עקיפה,,מקוצר r r i h fe i h ie i h fe i in r r h ie in r in ( h ( fe X ( h ( fe X i in K ϖ ϖ z in in r hie ( h fe jϖ jϖ ( h fe ( r hie jϖ jϖ jϖ jϖ ( r h r h ( h r h jϖ K p ( r h {[( h ( h jϖ / ϖ jϖ / ϖ ie fe ie fe ( h jϖ ( r hie r h ( h z p fe ie ie ] ( r h ie fe ie } ( h fe fe דיאגרמת בודה ϖ ϖ i K ϖ p p in p in ( K ( 4 ( r ϖ p j ϖ r jϖ h ( r ie HPF ie h h r ie in jϖ ( r h h ie ie h h ie i ie in h ie current diider /(h F (d minant Ple K ω z ω p ω p ω (dec K X r X 0

88 88 משפט מילר. תופעת מילר הענות לתדר משפט מילר עבור מגבר מתח-מתח מעגל הנתון i in in µ Zµ in ' K Z µ µ i / µ Zµ המשפט מתייחס לשאלה כיצד נראה האימפדנס, Z, µ המחובר בין הדקי הכניסה והמוצא של מגבר מתח א מצד הכניסה למגבר, Z, µ in ו- ב מצד מוצא המגבר,.Z µ in ' in K K ' תשובה: in iµ Zµ in Z µ in מעגל תמורה ' in Z µ iµ Zµ Z Z µ in µ in iµ ( iµ ( in in / in / Z µ / Z µ Z µ Z µ / in ' in K ' K µ in µ(k µ in µ(k/kµ(/k בדיקת מקרים פרטיים Zµ Zµ Z Z µ µ in Zµ in Zµ ( / 0.5 Zµ...0 Zµ Zµ Zµ ( /... / Zµ שימו לב: כאשר > זה הוא מיקרה של משוב חיובי תופעת מילר (דוגמה jϖ µ in Zµ ; jϖ µ jϖ µ ( jϖ (0 µ µ in 0 µ (effect Miller מסקנות: חיבור מושפע מתופעת מילר:. חיבורים לא מושפעים מתופעת מילר:, ascde, בלי נגד בקולקטור, מגבר הפרש בלי נגד בקולקטור.

89 89 שימוש בקשר עוקב (tstrapping הענות לתדר G G rs rs i in i in in in G in in r ~00 G in G G G in 00 ~ 00 G, > G, 0.99 in דוגמה לשימוש במשפט מילר ' ' in ' r ' in r h fe i in in h ie i L in in L in in OK in ' L יש לשים לב שאחרי שימוש במשפט מילר, לא ניתן לחשב אימפדנס מוצא של המעגל. רק המגבר רואה אותם אימפדנסים. in h fei / hiei L h fe hie L h fel L hie r h >> fe >> in h fel hie, / >> 3 in in hie 4 in h feil r in r h iei in in / in in in in h fel hie h fe in L r in r >> G

90 90 הענות לתדר גבוה (השפעת קבלים פרזיטים של הטרנזיסטור הענות לתדר 9.4 המטרה למצוא את תדר הברך הקובע רוחב הפס של המעגל בתדר גבוה תלות הגבר הזרם בתדר עבור חיבור עם קצר בין הקולט והפולט, f(ω s מדידת הגבר הזרם מעגל תמורה לאות קטן בתדר גבוה µ r ' r i i in i b π µ r π i π i h fe i π /h e iin π r h rπ is ie π µ הגדרת הפרמטרים החדשים: (index µ stands fr index, index π stands fr index is the hmic base resistance the dinamic resistance f the base - emitter junctin, r rπ is the capacitance f the base - emitter junctin, is the depletin capacitance f π rπ ( h diff the base - cllectr junctin, fe µ r ; r j hrt-circuit current gain as a functin f frequency j µ T / << π s ( j 0 ( jϖ s ϖ j ϖ c h fe ; jϖ rπ ( π µ seen by in in when i 0 in ϖ c rπ ( π µ urrent gain bandwidth prduct (GP ω t (GP is defined as the frequency at which h fe extraplates t unity: (d (0 (ω' h fe (0 : ω t x (0 x ω ω t x (ω' x ω' h fe ( jϖ t ϖ t j ϖ c ϖ t j h fe ϖ h c fe >> 0 andwidth ω ω c ω' ω t ω (dec (0 ϖ t ϖ c h fe; ϖ t h fe ϖ c prduct Gain W GP ω t is als defined as the unity-gain frequency. ω t ( t stands fr test h fe ϖ c h fe rπ ( π µ r / T / T ( π µ π µ π µ High-frequency parameters gien by manufacturer: h ie, t µ, and ϖ (GP

91 9 חיבור בתדר גבוה הענות לתדר 9.4. מגבר מעגל תמורה לאות קטן בתדר גבוה µ! r r r in π π r π g m π in /h e מעגל התמורה לאחר שימוש במשפט מילר in µ e r r in π µ ( gm g m π in r π π /h e π µ << / h [ /( g ] m g m in >> >> מעגל התמורה לאחר שימוש במשפט תבנין 'in r r r π π in quialent cheme /h e g m π ( /h e ϖ ϖ p in p [( r [ / h e ] r rπ ] in in ' in ' in (d ω p in ω p ω (dec אם לא גדול מדי אזי ϖ ϖ>> והקוטב הדומיננטי.ϖ c LPF ϖ p in p in p הוא ϖ c in כך ש- X X >> ( jϖ p in (dc

92 9 חיבור בתדר גבוה הענות לתדר מגבר מעגל תמורה לאות קטן בתדר גבוה π µ r r g m π r in π in r r x i b is negligibly small מעגל התמורה לאחר הזנחת r b 'in r r π π g m π µ מזניחים את r b משום שערכו די קטן hm 00~ וחוץ מזה דרכו זורם זרם קטן של הבסיס. ϖ p in ( r r π ' in in quialent cheme ' ϖ p ( / he µ in (d אם לא גדול מדי אזי ϖ ϖ>> והקוטב הדומיננטי.ϖ c LPF ϖ p in p in p הוא ϖ c in כך ש- ω p in ω p ω (dec

93 93 חיבור G בתדר גבוה הענות לתדר מגבר G מעגל תמורה לאות קטן בתדר גבוה r /g m r g m G r in G G G in מעגל התמורה החדש r. << r r מזניחים בהנחה ש- in G g m G G /g m G ϖ p in [ r (/ g ]] m G in quialent cheme ϖ p ' in ' (d in אם לא גדול מדי אזי ϖ ϖ>> והקוטב הדומיננטי.ϖ c LPF ϖ p in p in p הוא ϖ c in כך ש- ω p in ω p ω (dec