2. REGIMUL DINAMIC AL COMPONENTELOR ELECTRONICE DIN SISTEMELE DE EMISIE RECEPŢIE

Transcript

1 . REGML DNM L OMPONENTELOR ELETRONE DN TEMELE DE EME REEPŢE.. HEME EHLENTE LE TRNZTORL BPOLR ÎN REGM DNM... icuitul echivalent natual (Giacoletto) În fiua. se pezintă schea cicuitului echivalent natual (Giacoletto) pentu un tanzisto de tip pnp în conexiunea B. Denuiea de natual povine de la faptul că eleentele sale se deduc din analiza fenoenelo fizi au loc în dispozitiv. e pot distine le tei eiuni specifi oicăui tanzisto: Reiunea odelează joncţiunea EB. asta, fiind polaizată diect de tensiunea v, se poate echivala cu ezistenţa (cu o valoae ică, de odinul sutelo de Ω ), e e în paalel cu capacitatea de difuzie, cu o valoae de odinul sutelo de pf. e Reiunea odelează fenoenul de tanspot de putătoi de sacină (olui în ast caz) pin ază, caacteizat de eneatoul de cuent v şi de ezistenţa, cu o e valoae de odinul zecilo de k Ω, coespunde difuziei de putătoi de sacină de la eito căte colecto. De aseenea, apae ezistenţa, epezintă ezistenţa extinsecă (distiuită) a azei (sau aza inactivă), cu o valoae în ju de 00 Ω. Punctul B, coespunzând eiunii active a azei, se ai nueşte şi ază efectivă (activă). Din ast otiv toate ăiile se efeă la ast punct (apa indicii în loc de ). Reiunea 3 odelează joncţiunea B. asta, fiind polaizată inves, se poate echivala cu ezistenţa (cu o valoae ae, de odinul MΩ ), în paalel cu c capacitatea de aieă, cu o valoae de odinul pf. c Fi.. icuitul echivalent natual al tanzistoului de tip pnp în conexiunea B i e Măiea (panta tanzistoului) este: este a cae fa leătua înte vbe k T eiul static şi l dinaic..

2 apacităţile e, ec şi c (specifi capsulei, deci exteioae tanzistoului) s-au epezentat în fiua. doa pentu copletitudinea odelului. Ele au valoi foate ici (su 5 pf), astfel că nu intevin decât la fecvenţe foate ai, oicu (ult) ai ai decât le la cae intevin capacităţile intene ale tanzistoului, astfel încât pot fi nelijate, neinfluenţând funcţionaea tanzistoului. Mai teuie enţionat faptul că paaetii caacteizează joncţiunea BE depind de PF (şteea povoacă icşoaea şi ăiea ). e e Deşi se pot fa siplificăi ale cicuitului echivalent Giacoletto (coespunzăto difeitelo doenii de fecvenţă ale senalului posat, în sensul că se pot nelija ipedanţele de valoae ae în doeniul espectiv), asta ăâne suficient de coplicat pentu a fi utilizat cood în calcule; de aseenea, este dificilă deteinaea (ăsuaea) paaetilo intevin în scheă.... Teoea lui Mille şi duala sa Teoea (echivalaea) lui Mille peite evaluaea efectului ipedanţei Z conectată înte noduile şi ale cicuitului din fiua.a, atunci când se cunoaşte aplificaea în tensiune elativă la noduile espective, anue constantă şi independentă de Z. a) Fi.. a) icuit cu eacţie de tensiune ) ) chea echivalentă făă eacţie oespunzăto cicuitului din fiua.a se pot scie elaţiile: ( ) Z Z Z (.) ( ) Z Z Z Z Pentu cicuitul din fiua.: Z (.) Z icuitul din fiua.ste echivalent cu l din fiua.a dacă se consevă aplificaea în tensiune, ia ipedanţele Z şi Z sunt pacuse de aeaşi cuenţi ca şi ipedanţa Z, adică le două cicuite poduc aeaşi încăcae asupa intăii,, espectiv ieşiii. u aste osevaţii, ealând cuenţii coespunzătoi din (.) şi (.), se oţin elaţiile de echivalae:.

3 Z Z (.3) Z Z După cu se poate oseva analizând scheele din fiua., echivalaea Mille tansfoă schea cu eacţie de tip paalel (eacţie de tensiune) înt-una făă eacţie, avantajul evident fiind siplificaea consideailă a calculelo. e fa pecizaea că echivalaea Mille este posiilă nuai dacă se poate deteina (sau, l puţin, estia) pe schea iniţială (fiua.a). a) ) c) Fi..3 a) icuit pactic cu eacţie de tensiune ) chea echivalentă în c.a. c) chea echivalentă făă eacţie În fiua.3 se pezintă odul de aplicae a teoeei pentu un etaj E cu aza polaizată pin ezistenţa R B, de valoae ae, cae ealizează concoitent şi o eacţie (neativă) de tensiune. Înt-o piă apoxiaţie se consideă că R B nu afectează aplificaea în tensiune, astfel că se estiează R (ezultă >> ). În uătoaea apoxiaţie se ecalculează pe schea oţinută cu ajutoul echivalăii Mille (fiua.3c), ia apoi se ecalculează R B ezistenţele R şi R R B. Podeul poate continua până când posul de calcul devine staţiona (evident, în liitele unei pecizii ipuse). Rezistenţa de intae a tanzistoului se va odifica datoită apaiţiei în paalel pe intae a R B ezistenţei R. Teoa duală se efeă la schee cu eacţie de tip seie (eacţie de cuent), fiua.4. e consideă cicuitul din fiua.4a şi noduile, şi 3, înte nodul 3 şi nodul de efeinţă fiind conectată ipedanţa de eacţie Z (coună uclelo de intae şi de ieşie). e pesupune cunoscută aplificaea în cuent,. icuitul din fiua.4ste echivalent cu l din fiua.4a dacă se consevă aplificaea în cuent şi ipedanţele Z şi Z sunt pacuse espectiv de cuenţii şi, adică există echivalenţa din punctul de vedee al teoeei a doua a lui Kichoff aplicată ochiuilo pacuse de şi..3

4 a) ) Fi..4 a) icuit pactic cu eacţie de cuent ) chea echivalentă făă eacţie oespunzăto cicuitului din fiua.4a se pot scie elaţiile 3 + ( + ) Z (.4) 3 + ( + ) Z ia pentu cicuitul din fiua.4 : 3 + Z (.5) 3 + Z Rezultă elaţiile de echivalae : + ( + ) Z Z Z Z Z ( + ) (.6) + + ( + ) Z Z Z Z Z n exeplu de aplicae astei teoee apae în cazul unui etaj cu sacina distiuită (R E nedecuplată în c.a.), fiua.5a. Dacă este cuentul de ază şi cuentul de colecto, atunci ezultă elaţia: β β (s-a nelijat şi ). c a) ) c) Fi..5 a) icuit pactic cu eacţie de cuent ) chea echivalentă în c.a. c) chea echivalentă făă eacţie Rezultă că ezistenţele adăuate pin aplicaea echivalăii Mille sunt:.4

5 ( + β) R R E + β R R E R E β Pe schea din fiua.5c sunt evidente elaţiile: R E ( + β) β R R ( ) R R β + β R β>> E R E e ai poate oseva că pezenţa ezistenţei R E ăeşte consideail ipedanţa de intae a etajului (datoită ultiplicăii ei cu ( β +) pin efectul Mille). În fiua.6 este epezentat cicuitul natual al tanzistoului de tip pnp, edesenat în conexiunea E. Nu s-au ai fiuat capacităţile extene e, ec şi c. Fi..6 icuitul echivalent natual al tanzistoului de tip pnp în conexiunea E e osevă că înte intae (B ) şi ieşie () este conectată ipedanţa Z. plicând teoea lui Mille, aastă ipedanţă se va eăsi în cicuitul de intae, espectiv în l de ieşie, su foa uătoae: În cicuitul de intae: o ; X c o X c ω În cicuitul de ieşie: o ; o X c X c ω Fi..7 Echivalaea Mille a cicuitului echivalent natual al tanzistoului de tip pnp în conexiunea E.5

6 onfo astoa, se oţine cicuitul echivalent pezentat în fiua.7, în cae s-a nelijat ezistenţa...3. aiaţia cu fecvenţa a factoului de aplificae în conexiunea E Tanzistoul este caacteizat de factoul de aplificae în c.c., β. B În ei dinaic, asta devine: c β, (.7) 0 denuit şi aplificae în scutcicuit, deoae se calculează în condiţiile ieşiii scutcicuitate în c.a. (un condensato de valoae foate ae înte colecto şi eito). Motivaţia aleeii eiului de scutcicuit la ieşie este aea că în RN tanzistoul funcţionează ca un eneato de cuent constant înte eito şi colecto. ltfel spus, cuentul c nu va depinde de (ipedanţa de) sacina conectată la ieşie, adică în colecto. Rezultă că se pot fa calculele în cazul l ai siplu, epezentat evident de Z 0 (scutcicuit la ieşie, în c.a. adică în ei deinaic). onfo astoa, cicuitul de calcul este l din fiua.8. Fi..8 icuitul de calcul a aplificăii în scutcicuit a tanzistoului de tip pnp în conexiunea E Datoită scutcicuitului de la ieşie, ezultă că 0 ; ca uae, 0. În aste condiţii, în confoitate cu (.3), coponentele ezultă pin echivalaea Mille sunt le pezentate în fiua.8: în cicuitul de intae sunt evidente, ia în l de ieşie c 0 şi c. u alte cuvinte, în cicuitul de ieşie apa încă două scutcicuite, fapt deja epezentat pin leătua alvanică înte colecto şi eito datoată condiţiilo de lucu în ei dinaic. pedanţa din cicuitul de intae este foată din coponentele: ech e << c ech + În aste condiţii, ezultă că: e + jω ( + ) c β (.8) + jω ( + ) c e În eneal, elaţia înte ăiea de intae şi a de ieşie a unui cicuit se nueşte funcţie de tansfe (FDT). n exeplu de FDT este (.7), cae pin tansfoăi echivalente a devenit.6

7 (.8). Rădăcinile nuitoului funcţiilo de tansfe se nuesc poli, ia le ale nuăătoului se nuesc zeoui. e osevă că nuitoul elaţiei (.8) se anulează pentu valoaea (coplexă a) pulsaţiei: j ω β, π ( + ) au, înt-o expiae echivalentă, FDT (.8) pezintă un pol siplu la fecvenţa: ωβ fβ (.9) π π + ( ) aacteisticile loaiti de aplitudine şi de fază ale ăiii ( ω) β ( ω) 0 l( ) [ ( )] 0 l + ω + ( ω) act [ ω ( + )] ϕ Foele asiptoti ale astoa sunt epezentate afic în fiua.9. β j (FDT) sunt: a) ) Fi..9 aacteisticile de fecvenţă ale aplificăii în scutcicuit: a) aacteistica asiptotică de aplitudine; ) aacteistica asiptotică de fază. e osevă că pentu f < fβ, aplificaea este apoxiativ constantă, ( ω) 0 l( ) f db ω β( ω ) 0 l( ) 0 l 0 l( ) β, cu osevaţia că pentu f β valoaea asteia scade cu 3dB ( ω β 3) β. Din ast otiv, intevalul [ 0 ;f β ] este denuit anda de fecvenţă (sau anda la -3dB: B 3dB sau B ) a aplificăii în cuent a tanzistoului în conexiunea E. În caacteisticile din fiua.9 s-a folosit o scaă loaitică pentu axa fecvenţelo, adică s- ω ω; 0ω ae aeaşi a epezentat dependenţa β( l ( )), astfel că oi inteval de tipul [ ] lunie. n astfel de inteval se nueşte decadă. Pentu f > fβ se osevă că odulul aplificăii scade (cu o pantă de.7 db 0, anulându-se dec ωt pentu f f T β ). Este evident că pentu f > f T β, cicuitul atenuează senalul de intae. π aloaea asteia se dedu din elaţia: ωt ( + ) ω 0 β + ω + T > ω β β [ T ( )] β

8 + Rezultă că ω β β( 0) ωβ ondiţia sau f π ( + ) T Tβ T > ωβ a fost dedusă din caacteistica de fază (fiua.9). ω β 0 o stfel, se osevă că ( ω) 90 β ( 0) fβ. (.0) ϕ (cicuitul capătă caacte quasicapacitiv) pentu o ω > 0 ω β (cu o eoae de 6 pentu ω 0 ωβ, după cu se poate calcula cu uşuinţă). nalizând expesia (.9) se poate dedu influenţa capacităţii ( se eflectă în cicuitul c de intae datoită efectului Mille) asupa (icşoăii) enzii. Totuşi, aastă influenţă este nelijailă, deoae <<. Rezultatele cantitative oţinute asupa enzii confiă aspectul calitativ confo căuia la fecvenţe ai aplificaea scade datoită pezenţei condensatoaelo în cicuitul echivalent de intae. Reactanţa capacitivă fiind inves popoţională cu fecvenţa, este de aşteptat să existe o valoae (de tăiee), ω T, astfel ca pentu ω > ωt condensatoaele să şunteze intaea, scutcicuitând-o la asă...4. Podusul aplificae andă În ast paaaf se va studia copotaea în fecvenţă a tanzistoul de tip pnp în conexiunea E din punctul de vedee al tensiunii de ieşie. Pin uae, etajul va fi atacat în tensiune, ia la ieşie se va considea o ipedanţă de sacină, Z. chea oţinută în ua aplicăii echivalăii Mille este pezentată în fiua.0. Fi..0 Echivalaea Mille a cicuitului echivalent natual al tanzistoului de tip pnp în conexiunea E În aste condiţii, în confoitate cu (.3), coponentele ezultă pin echivalaea Mille sunt le pezentate în fiua.0. pedanţa din cicuitul de intae este Z, unde: Întucât i ech iech e << c iech + iech ae valoi de odinul zecilo, ţinând cont de odinul de ăie a ezistenţelo şi ezultă că apoxiaea e c i ech este justificată. e osevă influenţa (ajoă în ast caz) a capacităţii >, apae în cicuitul de intae ultiplicată cu, astfel încât în ast caz este de aşteptat o icşoae senificativă a enzii de fecvenţă. pedanţa din cicuitul de ieşie este Z, unde: oech oech iech oech.8

9 o ech, deoae şi << o ech. pedanţa Z o ech se va considea în paalel cu ipedanţa de sacină, Z. ondiţia de aplicae a echivalăii Mille este cunoaşteea aplificăii tanzistoului,. asta teuie să fie deteinată pe schea iniţială, adică pe cicuitul din fiua.6 (evident, copletat cu aua Z din fiua.0). Nelijând cuentul eneatoului e pin aua (sau, echivalent, adiţând că tensiunea de ieşie se oţine nuai datoită pezenţei eneatoului e ) şi punând Z Z, ezultă: e Z Z e La calculul s-a ţinut cont de faptul că tensiunea de ieşie şi a de intae teuie să aiă aeaşi efeinţă, în cazul de faţă eitoul (se studiază conexiunea E). u astea, coponentele cicuitului de intae şi a lui de ieşie din fiua.0 sunt deteinate. În aste condiţii se poate te la deteinaea aplificăilo pe cicuitul din fiua.0: plificaea în cuent este: ( ω ) c Z Zoech + Z e Z oech iech e Ţinând cont de nelijăile posiile datoită odinelo de ăie discutate ai sus şi de valoaea aplificăii în tensiune,, ezultă: + j ω + j ω ( + + Z ) ( ω ) Z + + j ω Z Z oech oech Z iech + Z Pentu cazul paticula al sacinii ezistive ( Z R ) ezultă că se oţine: ( ω ) + j ω Z R : R, astfel că [ + ( + R )] ( + R ) ( + j ω R ) R Dacă în plus se ai consideă cazul uzual R <<, ezultă 0 + R oţine expesia siplificată: ( ω ), + j ω [ + ( + R )] ( + j ω R ) evidenţiază pezenţa a doi poli sipli, la fecvenţele: şi R R, se.9

10 f ; f (.) π [ + ( + R )] π R u de oii f < f şi aii poli au efectul icşoăii aplificăii (pia dată la fecvenţa f, apoi la fecvenţa f ), se oişnuieşte lucul pe o expesie şi ai siplificată, adică a nelijăii factoului coespunzăto polului, oţinându-se aplificaea în cuent su foa: f ( ω ) (.) + j ω [ + ( + R )] Pin alaşi podeu cu l pezentat în paaaful..3 se dedu fecvenţa de tăiee: ft ( 0) f (.3) π [ + ( + R )] plificaea în tensiune este: e ( ω ), unde: Rezultă că: u notaţia ( ω ) e e + + e : ezultă: ( ) ( Z R ) R oech ( + ) + jω + j ω Ziech e ( + ) ( + ( + R )) ( + ) ( + ( + R )) R ( + ) [ + j ω ( ) ( + ( + R ))] R ω (.4) Expesia (.) pune în evidenţă un pol siplu la fecvenţa: f (.5) π ( ) ( + ( + R )) Şi în ast caz fecvenţa de tăiee se dedu pint-un podeu siila cu l pezentat în paaaful..3: R ft ( 0) f (.6) π [ + ( + R )] În cazul funcţionăii în ol, ezultă că o ech, astfel că în (.4), (.5) şi (.6) R se va înlocui cu. Dacă se consideă foate ae în apot cu lelalte ezistenţe din elaţii, atunci pin apoxiaea ezultă: f Tol (încăcaea capacităţii de aieă, π e c, pin e + ).

11 Înte fecvenţele de tăiee coespunzătoae se pot staili divese elaţii de odine, unele evidente (de exeplu f ), a ai ae valoae având-o de oii f. stea f T < Tβ epezintă fecvenţa la cae odulul aplificăii devine unita (aplificatoul devine epeto). Relaţiile definesc fecvenţele de tăiee se ai nuesc şi podus aplificae-andă. aacteisticile (.) şi (.4) se epezintă afic siila cu caacteistica (.8) (cu odificaea valoilo fecvenţelo,) poate fi uăită în fiua icuite echivalente cu paaeti ăsuaili alculele pe cicuitul echivalent natual depind de pecizia cu cae s-au deteinat ăiile fizi intevin în expesiile paaetilo. Deoae nu este ecoandailă deteinaea astoa pin calcul, în pactică se pefeă deteinaea paaetilo astui cicuit pin ăsuăi electi diect la teinalele tanzistoului. T ol Fi.. Tanzistoul pivit ca un cuadipol În ast scop se vo defini setui de paaeti de cuadipol, ăsuaili diect. Tanzistoul în ei dinaic poate fi intepetat ca un cuadipol, fiua., deoae funcţionaea sa în ast caz pesupune existenţa unei one coune ( şi ). Două din le patu ăii specifi (,, şi ) pot fi expiate în funcţie de lelalte două, existând astfel 6 posiilităţi de aleee a ăiilo date...5. chea echivalentă cu paaeti aditanţă ( y ) În ast caz se pesupun cunoscute tensiunile şi. Rezultă ecuaţiile: y + y y + y Din ecuaţiile (.7) ezultă senificaţiile paaetilo y: y : aditanţa de intae cu ieşiea în scutcicuit. y y y 0 0 (.7) : aditanţa de tansfe inves (de la ieşie la intae) cu intaea în 0 scutcicuit : aditanţa de tansfe diect (de la intae la ieşie) cu ieşiea în 0 scutcicuit. : aditanţa de ieşie cu intaea în scutcicuit. Ecuaţiile (.7) sunt liniae şi ooene, deoae se adite că eiul de funcţionae al tanzistoului este de aseenea linia. icuitul echivalent cu paaetii aditanţă este epezentat în fiua.. Fi.. icuit echivalent cu paaeti aditanţă.

12 Paaetii aditanţă se ăsoaă în condiţii de scutcicuit (în c.a., adică înte onele scutcicuitate se conectează condensatoae de capacitate ae sau suse de c.c. cu ezistenţă intenă cât ai ică), în confoitate cu definiţiile lo. st cicuit se poate folosi ca cicuit echivalent al tanzistoului în calculele de senal ic, în special pentu studiul aplificatoaelo de andă înustă, funcţionând la fecvenţe înalte. Există însă şi dezavantaje: paaetii y sunt nuee coplexe, depinzând de fecvenţă (este otivul pentu cae se petează nuai la aplificatoae de andă înustă), PF şi tepeatuă, astfel încât anipulaea astoa în calcule este anevoioasă, ipunând un volu ae de uncă şi nesitând o atenţie deoseită. Pentu exeplificae, se vo calcula expesiile paaetilo y (nuiţi şi paaeti de scutcicuit) pe cicuitul echivalent natual. 0 se oţine scutcicuitând pe cicuitul din fiua.6 onele de ieşie ( şi E), oţinându-se astfel cicuitul din fiua.3. e poate oseva că pactic nu ai influenţează cicuitul, fiind scutcicuitată. Pe ast cicuit se vo calcula y şi y. ditanţa de intae cu ieşiea în scutcicuit, y : ( ) 0 + u <<, astfel că se oţine: y + + ( + ) ( + jω( + ) ) jω ( + ) + jω ( + ) + jω ( + ) ( + ) ( + jω( + ) ) ( 0), atunci: jω ( ) Dacă se nelijează y + + ditanţa de tansfe diect (de la intae la ieşie) cu ieşiea în scutcicuit, 0 + u aleaşi consideente ca şi la calculul y, ezultă: B E B c + e 0 e e E Fi..3 icuitul echivalent natual cu ieşiea în scutcicuit c y : ( + ) ( + jω( + ) ).

13 y Dacă se nelijează y ( + ) ( + jω( + ) ) ( 0), atunci: 0 se oţine scutcicuitând pe cicuitul din fiua.6 onele de intae (B şi E), oţinându-se astfel cicuitul din fiua.4. Pe asta se vo calcula y şi y. B B c c 0 E e 0 e e Fi..4 icuitul echivalent natual cu ieşiea în scutcicuit E ditanţa de tansfe inves (de la ieşie la intae) cu intaea în scutcicuit, Notând şi ţinând cont că 0, ezultă că: + jω + jω + + jω.3 Înlocuind expesia ezistenţei echivalente, ezultă: ( + jω ) jω + y : ( + jω ) ( + ) ( + jω( + ) ) ( ) ( ( ) ) + jω ( ) + jω jω y + jω( + ) + + u 0, ezultă că y ditanţa de ieşie cu intaea în scutcicuit, y : Pint-un podeu aseănăto cu l folosit la calculul y, se oţine expesia cuentului :

14 y e ( + jω ) ( + jω ) ( + jω ( + ) ) ( + jω ) ( + jω ) ( + jω ( + ) ) + + jω jω e ipune osevaţia că, în ipoteza nelijăii ezistenţei, schea din fiua.4 se siplifică sustanţial, înte upul fiind scutcicuitat. u astea, se oţine cicuitul echivalent siplificat ( 0 B B; ) fiua.5. B cu paaetii y, epezentat în e e + c chea echivalentă cu paaeti hiizi ( h ) În ast caz se pesupun cunoscute ăiile şi. Rezultă ecuaţiile: h + h h + h Din ecuaţiile (.8) ezultă senificaţiile paaetilo h: h h h h E Fi..5 icuitul echivalent siplificat cu paaetii y (aditanţă) : ipedanţa de intae cu ieşiea în scutcicuit. 0 (.8) : factoul de tansfe inves (de la ieşie la intae) în tensiune cu intaea 0 în ol. : factoul de tansfe diect (de la intae la ieşie) în cuent cu ieşiea în 0 scutcicuit. : aditanţa de ieşie cu intaea în ol. 0.4

15 icuitul echivalent cu paaetii hiizi este epezentat în fiua.6. În confoitate cu definiţiile lo, paaetii hiizi se ăsoaă atât în condiţii de scutcicuit (h şi h ), cât şi de ol (h şi h ). Deoae în c.a. condiţia de ol este dificil de ealizat datoită capacităţilo paazite (a Fi..6 eactanţelo lo inves popoţionale cu icuit echivalent cu paaeti hiizi fecvenţa), ezultă că paaetii hiizi sunt utilizaili la fecvenţe joase. În aste condiţii, paaetii hiizi vo fi nuee eale. Ei au senificaţii fizi difeite, de B unde şi denuiea lo ( hiizi ). Tanzistoul poate fi odelat cu aşti paaeti în oi conexiune. stfel, se pot defini setui de paaeti hiizi coespunzătoae conexiunii E, B sau. În ast caz se oişnuieşte indexaea lo cu indicii e,, espectiv c. Evident, se pot staili leătui înte valoile lo în divesele conexiuni (elaţii de tee). E Fi..7 icuitul echivalent cu paaeti hiizi al tanzistoului în conexiunea E Totuşi, ast lucu nu este neapăat nesa, întucât se poate luca cu schea echivalentă (iplicit cu paaetii hiizi) specifică unei conexiuni anue, deoae înlocuiea tanzistoului cu oicae din le 3 cicuite echivalente posiile (de exeplu cu l în E) este independentă de odul de conectae a astuia în cicuit. În fiua.7 se pezintă schea echivalentă cu paaeti hiizi în conexiunea E. Faptul că sunt pactic constanţi înt-un doeniu elativ ae de (joasă) fecvenţă fa ca paaetii hiizi să fie foate ult utilizaţi în studiul cicuitelo cu tanzistoae îndeplinesc aastă condiţie de funcţionae. e ai ipune şi osevaţia că ecuaţiile (.8), ca şi (.7) de altfel, nu depind de tipul tanzistoului (npn sau pnp), astfel că schea din fiua.7 este aeaşi în aele cazui. opaând fiuile.7 şi.6, se pot staili leătui înte paaetii cicuitului echivalent cu paaetii hiizi şi i ai cicuitului echivalent natual. stfel, nelijând capacităţile (se luază la JF), ezultă confiuaţiile din fiua.8. B B c B 0 c E E e e a) cu ieşiea în scutcicuit; ) cu intaea în ol. 0 e E E a) ) e Fi..8 icuitul echivalent natual în ei de JF E Înt-o piă apoxiaţie,nelijând şi ezistenţele h h + e şi c, ezultă că:.5

16 h h 0 Osevând elaţia (.7), se poate constata că de fapt acolo s-a definit paaetul h. De aseenea, osevând elaţia (.8), se poate constata că h β( 0) β ltfel spus, paaetul h este pactic eal cu factoul de aplificae în c.c.: h β Dacă se ţine cont de şi c, atunci expesiile oţinute pentu h şi h ăân pactic neodificate, fiind afectate nuai expesiile paaetilo h şi h. stfel, analizând schea din fiua.8, se sciu elaţiile: h h + + h h h În concluzie, leătuile înte schea echivalentă hiidă şi cicuitul echivalent natual sunt uătoaele: h + h 0 + (.9) h β h h h a) ) Fi..9 aiante siplificate ale cicuitului echivalent cu paaeti hiizi a) h h 0; ) h 0 În confoitate cu elaţiile (.9), în calcule se foloseşte de le ai ulte oi una din scheele echivalente hiide siplificate din fiua.9. chea din fiua.9a, în cae s-au nelijat atât h cât şi h ( h h 0), se foloseşte în ajoitatea calculelo de ei dinaic de JF (aplificăi, ipedanţe de intae), ia a din h 0 se foloseşte pentu calculul ipedanţei de ieşie. fiua.9 ( ).6

17 .. HEME EHLENTE LE TRNZTORL NPOLR ÎN REGM DNM... Modelul de senal ic pentu fecvenţe joase La fecvenţe joase copotaea tanzistoului este cvasistaţionaă, astfel că odelul (cicuitul echivalent) de senal ic se poate dedu pin liniaizaea caacteisticilo în juul PF-ului. Definiea paaetilo cicuitului echivalent se fa plecând de la elaţia i D i D ( vg, vd ). Ţinând cont că v D D + vds D + ds sin( ω t) şi analoaele pentu v G şi i D, deoae dd dg dd 0, pin difeenţiee se oţine: i d i d did dvs + dvds (.0) v s vds Tecând la vaiaţii finite (da ici), ezultă apoxiăile: Δ d Δs + d Δds (.) în cae s-au definit paaetii dinaici, calculaţi în juul PF-ului M ( G, D, D ): onductanţa utuală (tansconductanţa sau panta): i D Δid d (.) vg Δv M s M s M onductanţa de denă (de ieşie): i D Δid d d (.3) v D Δv M ds M ds M nvesa conductanţei, d se nueşte ezistenţa de denă. d Panta şi ezistenţa de denă au valoi ici în cazul polaizăii tanzistoului în eiunea liniaă a caacteisticilo. În ei de satuaţie a cuentului la alaşi G, panta este axiă, ia ezistenţa de denă este foate ae (teoetic infinită dacă se adit caacteistici de ieşie oizontale, adică satuaţia cuentului este pefectă). asta este eiunea în cae tanzistoul este folosit ca aplificato. În eiunea de satuaţie, ţinând cont de expesiile caacteisticilo stati de tansfe (în apoxiaţia paaolică): G D pentu TEJ D D, sat P β ( G P ) pentu TEMO ezultă: i d D v G v G pentu TEJ 0 v s P P P G (.4) D β ( vg P ) pentu TEMO vg P i d D unde: (.5) 0 v s G 0 P este panta axiă (oţinută la G 0 ). Evident, tanzistoul aplifică ai putenic la cuenţi de denă ai ai..7

18 aloile uzuale pentu sunt de odinul 0, 0, ia pentu d 0, MΩ. icuitul echivalent de senal ic pentu fecvenţe joase este pezentat în fiua.0a, ia asta coespunde elaţiei (.). Relaţia (.) se ai poate scie şi su foa: Δ ds d Δd d Δs d Δd μ Δs (.6) unde μ d (.7) se nueşte facto de aplificae. icuitul echivalent în confoitate cu (.6) este epezentat în fiua.0. a) ) Fi..0: icuitul echivalent de senal ic pentu fecvenţe joase a) cu eneato de cuent constant ) cu eneato de tensiune constantă cheele echivalente în ei dinaic din fiua.0 sunt le coespunzătoae TEJ sau TEMO cu canal n. Pentu TE cu canal p, a teui invesat sensul cuentului i d. u însă în ast caz şi panta ezultă neativă (de exeplu, spe deoseie de cazul din (.5), în cae evident > 0 0 deoae P < 0 ), ezultă că se pot enţine ca valaile cicuitele din fiua.0, cu convenţia adoptăii pentu a valoilo asolute.... Modelul de senal ic pentu fecvenţe înalte La fecvenţe înalte teuie luate în consideae capacităţile dinte electozi, aşa cu se indică în fiua.. a) ) Fi..: icuitul echivalent de senal ic pentu fecvenţe înalte a) cu eneato de cuent constant ) cu eneato de tensiune constantă s este capacitatea de aieă dinte ilă şi susă, ia d este capacitatea de aieă dinte ilă şi denă. aloile tipi ale lo două capacităţi sunt de odinul 0pF. apacitatea denă susă a canalului, ds poate avea valoi de 0, pf. Datoită capacităţilo dinte electozi, în tanzisto apae o eacţie intenă, ia aplificaea scade la fecvenţe înalte..8

19 De aseenea, se ipune pecizaea că, datoită efectului Mille, capacităţile paazite vo acţiona ca eactanţe echivalente în cicuitele de intae/ieşie, liitând astfel doeniul de fecvenţă în cae TE poate luca ca aplificato..3. PLŢ.3.. Fie un tanzisto cae în PF-ul ( 0 ;0) şi la θ 5 0, ae uătoii paaeti Giacoletto: 00Ω, 50Ω e, c MΩ, 7kΩ, c 6pF, e 00pF, 400. ă se deseneze cicuitele echivalente siplificate pe difeite doenii de fecvenţă. Rezolvae Oţineea cicuitului echivalent natual al tanzistoului s-a ealizat pin intepetaea fenoenelo fizi cae au loc în dispozitiv. În consecinţă, toate ăiile intevin în scheă fiua. nu sunt (diect) ăsuaile. Fi.. e osevă că cicuitul echivalent este epezentat în conexiunea E.., pentu lelalte schea fiind aeaşi, ăsucindu-se astfel încât în locul eitoului să fie aza (pentu conexiunea B..), espectiv colectoul (pentu conexiunea..). e, c, sunt capacităţile paazite dinte teinale şi, fiind exteioae capsulei tanzistoului, nu fac pate din cicuitul popiu-zis. vând valoi foate ici, ele intevin nuai la fecvenţe foate ai. Pentu a desena cicuitele echivalente siplificate pe difeite doenii de fecvenţă, teuie osevat că există upui R paalel şi eaintit că dacă una dinte ezistenţe (ipedanţe) este de l puţin 0 oi ai ică decât alaltă, atunci ezistenţa (ipedanţa) echivalentă este pactic eală cu valoaea lei ici: R R R R R R 0 R Modulele eactanţelo capacitive sunt: X ; X e π f c π f Pentu studiul influenţelo asto eactanţe în cadul ipedanţelo coespunzătoae, se vo deteina ai întâi fecvenţele la cae X, espectiv X : e.9 c

20 X e f M π 5,3MHz X f 6,5kHz c π Rezultă astfel uătoaele schee siplificate: f Pentu doeniul 0 < f <,65kHz, se oţine X >>, espectiv 0 astfel încât schea echivalentă devine a din fiua.3: X >>, c Fi..3 f Pentu doeniul,65khz < f < 0 f 65kHz, se oţine 0 schea echivalentă devine a din fiua.4: X >>, astfel încât e Pentu doeniul e 0 f Fi..4 f M 65kHz < f < 0 530kHz, se oţine X >>, astfel încât schea echivalentă devine a din fiua.5: X <<, espectiv c Fi..5 f M Pentu doeniul 530kHz < f < 0 f M 53GHz, se oţine 0 schea echivalentă devine a din fiua.6: X <<, astfel încât c.0

21 Fi..6 Pentu doeniul f > 0 f M 53GHz, se oţine X <<, espectiv încât schea echivalentă devine a din fiua.7: X << astfel e Fi..7 e ipune însă o pecizae: icuitele echivalente pezentate în fiua pezintă odul în cae apa capacităţile coespunzătoae pe doeniile de fecvenţă calculate, da nu caacteizează copotaea în fecvenţă a tanzistoului, datoită fenoenului Mille. onfo astuia, dacă înte ieşiea şi intaea unui dipot apae un cicuit (de eacţie), ipedanţa astuia se eflectă la intae şi la ieşie. stfel, în cazul pezentat (E..), ipedanţa Z, se eflectă la intae şi la ieşie confo cicuitului pezentat în fiua.8: Fi..8 În cicuitul din fiua.4, ăiea epezintă aplificaea în tensiune a tanzistoului: :. u pentu un tanzisto în conexiune E.. aplificăea în tensiune este dată de elaţia R şi acptând ipoteza funcţionăii în clasa, caacteizată de E, din datele poleei ezultă Ω R k şi 400. u astea se pot deteina valoile ipedanţelo scheei din fiua.8. La intae ipedanţa echivalentă ae uătoaele coponente: 50Ω MΩ Ω ech ( ) 00pF + 400pF,6nF ech La ieşie, coponentele ipedanţei echivalente vo fi:.

22 7kΩ MΩ 7kΩ ech 6pF ech Rezultă că influenţa efectului Mille se anifestă cu pecădee asupa cicuitului de intae, pin ăie sustanţială a capacităţii. tât la intae cât şi la ieşie ezistenţele, e e espectiv ăân pactic neodificate; de aseenea, la ieşie apae o capacitate suplientaă, cu valoaea pactic eală cu. c În continuae se vo studia influenţele asto capacităţi asupa enzii de fecvenţă. X f 408kHz ech eech π ech X f,56mhz ech ech π ech e poate oseva influenţa ajoă a capacităţii, în sensul eduii enzii de fecvenţă a c tanzistoului în conexiune E.., icşoând-o de la 5.3MHz la apox. 0.4 MHz. ituaţia este difeită în alte conexiuni. De exeplu, edesenând cicuitul echivalent Giacoletto (fiua.8) în conexiunea B.., intaea va fi în eito ia ieşiea în colecto. Rezultă că în aastă situaţie nu ai există capacitate paazită înte intae şi ieşie, ea ăeşte consideail anda de fecvenţă, ea ecoandă folosiea conexiunii B.. la fecvenţe ai. În conexiunea.., intaea fiind în ază ia ieşiea în eito, capacitatea paazită va fi de eulă ai ae cu l puţin un odin de ăie decât caz anda de fecvenţă ezultă din ealitatea c c, ezultă o andă de fecvenţă ai ae şi în cazul conexiunii.. c.3.. TE în conexiunea susă coună, e. Totuşi, ţinând cont că în ast X, şi de valoaea ae a ezistenţei a) ) Fi..9: Etaj de aplificae cu TEJ canal n în conexiune susă coună a) chea electică; ) chea echivalentă în eiul dinaic de JF..

23 În fiua.9a este pezentată schea unui etaj de aplificae cu TEJ în conexiunea susă coună, ia în fiua.9ste pezentată schea echivalentă în cuent altenativ în ei de JF (joasă fecvenţă). e poate oseva că în schea din fiua.9 s-a folosit schea echivalentă a TE din fiua.0a (cu eneato de cuent constant). Pe cicuitul din fiua.9, aplificaea în tensiune este evidentă: o o i R D R G (.8) + R + R i d D RR unde R G. zual R D << D şi << R G astfel încât R D. R + R D pedanţa de intae este Zi + R G R G. (.9) e poate oseva că expesia este aeaşi ca la tanzistoul ipola în conexiune E. Panta TE este însă sensiil ai ică la alaşi cuent de lucu, ea atae după sine icşoaea aplificăii, dezavantaj cae însă este copensat de valoaea ipedanţei de intae. asta, chia dacă este ult ai ică decât valoaea quasiinfinită a ezistenţei de intae a TE, este totuşi ult ai ae decât ipedanţa de intae a etajului E, deoae, cuentul de intae în TE fiind nul, ezistenţele R şi R pot fi alese (teoetic) oicât de ai, valoi de odinul sutelo de k Ω sau chia M Ω fiind chia uzuale. G a) ) Fi..30: Reiul dinaic de F al TE în conexiune susă coună a) schea echivalentă ) schea echivalentă Mille La fecvenţe înalte, cicuitul echivalent al înteii schee este l din fiua.30a. plicând teoea Mille capacităţii d, se oţine cicuitul echivalent din fiua.30, în cae i este capacitatea de intae: i s + d s + ( + R D ) d (.30) Efectul Mille ăeşte consideail capacitatea i faţă de valoaea s ; valoaea iniă se oţine pentu R D 0, când i s + d ). astă capacitate tinde să scutcicuiteze intaea la fecvenţe înalte, efect este foate ipotant, deoae ezistenţa de intae la fecvenţe joase este foate ae). De aseenea, teuie eacată dependenţa capacităţii de intae i de sacina R D. nfluenţa efectului Mille asupa capacităţii de ieşie, o, este ult ai ică deoae:.3

24 o ds + d ds + d, (.3) valoaea aplificăii în tensiune fiind >>. n calcul exact pe cicuitul din fiua.30 indică scădeea aplificăii, sueată şi de efectul de scutcicuitae al lui i asupa intăii. Pactic, în elaţia (.8), R G teuie coectată cu influenţa capacităţii i : R G R G, ea ae ca efect intoduea unui pol la ω i pulsaţia ω h. De aseenea, teuie eacat faptul că în analiza efectului Mille s-a R G i apoxiat valoaea aplificăii cu expesia asteia în eiul de JF (ea evine la apoxiaea asiptotică a caacteisticii de tansfe). n calcul înt-adevă iuos ipunea deteinaea aplificăii în tensiune pe cicuitul din fiua.30a TE în conexiunea denă coună În fiua.3a este pezentată schea unui etaj de aplificae cu TEMO canal p iniţial în conexiune denă coună, ia în fiua.3ste pezentată schea echivalentă în cuent altenativ în ei de JF (joasă fecvenţă). e poate oseva (în fiua.3) espectaea convenţiei de invesae a sensului eneatoului de cuent constant i, pentu a se oţine o valoae pozitivă a pantei. a) ) Fi..3 Etaj de aplificae cu TEMO canal p iniţial în conexiune denă coună a) chea electică; ) chea echivalentă în eiul dinaic de JF. Pe cicuitul din fiua.3, se sciu uătoaele elaţii: o s R R G i (.3) R G + s i o în cae: R R d. Ţinând cont de faptul că în eneal R << d şi << R G, ezultă expesia siplificată a aplificăii în tensiune:.4

25 o o R o ( i o ) R (.33) i + R Dacă R >>, atunci, astfel că ontajul denă coună ai este denuit (siila cu ontajul colecto coun) epeto pe susă. De notat însă faptul că aplificaea în tensiune este ai depătată de unitate copaativ cu ontajul colecto coun, deoae panta se icşoează faţă de a a tanzistoului ipola, ia R nu poate fi foate ae, deoae în ast caz a teui ăită valoaea DD. În eiul dinaic de F, apae influenţa capacităţilo paazite. În ast caz, capacităţile de intae/ieşie vo fi: + i o d ds s + s d ds e poate oseva că efectul Mille ae o influenţă inoă asupa capacităţilo i şi o, ea condu la concluzia că etajul denă coună ae o andă de fecvenţă ult ai ae decât etajul susă coună. pedanţa de intae este aeaşi cu a a etajului susă coună şi este dată de (.9) TE în conexiunea ilă coună În fiua.3a este pezentată schea unui etaj de aplificae cu TEJ în conexiunea susă coună, ia în fiua.3ste pezentată schea echivalentă în cuent altenativ în ei de JF (joasă fecvenţă). a) ) Fi..3 Etaj de aplificae cu TEMO canal n indus în conexiune ilă coună a) chea electică; ) chea echivalentă în eiul dinaic de JF. Pe cicuitul din fiua.3, aplificaea în tensiune ezultă astfel: R D o μ s R D + d o o s μ R D R R s ( R D d ) ( R ) s + + R + u R D << d (ideal d ), R >> şi ţinând cont de (.7), expesia aplificăii în tensiune devine:.5

26 R D (.34) ltfel spus, ontajele cu TE în conexiune susă coună şi ilă coună ofeă aplificăi în tensiune cu alaşi odul, da cu faze difeite: etajul susă coună este inveso, ia etajul ilă coună este neinveso. pedanţa de intae este Zi + R R, (.35) fiind consideail ai ică decât a a etajelo anteioae (susă coună, denă coună). La fecvenţe înalte, aplicând teoea Mille capacităţii ds, se oţin capacităţile de intae, i, espectiv de ieşie, o : + + R i s ds s ( D ) ds o d + s d + s a şi în cazul conexiunii susă coună, efectul Mille ăeşte consideail capacitatea i faţă de valoaea s, da ţinând cont de icşoaea valoii ezistenţei de intae, ezultă că influenţa astei capacităţi (scutcicuitaea intăii) se va podu la o fecvenţă ai ae. Rezultă astfel o andă de fecvenţă ăită a conexiunii ilă coună ezultă (ca şi la conexiunea denă coună) faţă de a coespunzătoae conexiunii susă coună..6