Βασικές τοολογίες ενισχτών μιας βαθμίδας με διολικά τρανζίστορ
Ενισχτής κοινού Εκομού Πόλωση με δικτύωμα τεσσάρων αντιστάσεων. Το C σήμα εισόδο εισάγεται στη Βάση το τρανζίστορ μέσω ενός κνωτή σύζεξης. Η C έξοδος λαμβάνεται αό τον Σλλέκτη. Ο Εκομός είναι γειωμένος στο C. Η I αντιροσωεύει την αντίσταση εξόδο της ροηγούμενης βαθμίδας και η 3 την αντίσταση εισόδο της εόμενης βαθμίδας. Οι χωρητικότητες των κνωτών ρέει να είναι μεγάλες, ράγμα ο δεν είναι αοδεκτό στα Ολοκληρωμένα Κκλώματα.
Ενισχτής κοινού Εκομού
Βασικά Χαρακτηριστικά Ενισχτών: Ορισμοί Αολαβή-Ενίσχση Τάσης out n Αολαβή-Ενίσχση Ρεύματος n out n Αντίσταση Εισόδο n n Αντίσταση Εξόδο out x x n 0,
DC ανάλση Υολογισμός το σημείο λειτοργίας Όλοι οι κνωτές το αρχικού κκλώματος αντικαθίστανται αό ανοιχτοκύκλωμα. Το σημείο ηρεμίας Q μορεί τώρα να ολογιστεί με βάση την DC ανάλση ο έχομε ήδη ανατύξει.
C ανάλση Αντικαθιστούμε τος κνωτές αό βραχκύκλωμα και τα ηνία (αν άρχον) αό ανοιχτοκύκλωμα. Αντικαθιστούμε όλες τις ανεξάρτητες ηγές DC τάσης αό βραχκύκλωμα και τις DC ηγές ρεύματος αό ανοιχτοκύκλωμα. Αντικαθιστούμε το τρανζίστορ αό το ισοδύναμό το μικρού σήματος. Αναλύομε το γραμμικό ισοδύναμο κύκλωμα μικρού σήματος για να ολογίσομε τα χαρακτηριστικά το ενισχτή: αολαβή τάσης, αντίσταση εισόδο, αντίσταση εξόδο κ.ά.
Ισοδύναμο κύκλωμα μικρού σήματος.
Αολαβή τάσης 0 C 3 Αολαβή τάσης μεταξύ Βάσης και Σλλέκτη o o o b be Ολική αολαβή τάσης o o be be o be I // ( // )
Αντίσταση εισόδο Αντίσταση εισόδο είναι η ολική αντίσταση ο εμφανίζει ο ενισχτής ρος την ηγή το σήματος εισόδο. x x ( // ) x // // 2 n // x Για μεγάλη αντίσταση εισόδο ααιτείται >>, σε αντίθεση με τη σνθήκη ο θέτει η ανάγκη γησταθεροοίησης ης το σημείο ηρεμίας.
Αντίσταση εξόδο Αντίσταση εξόδο είναι η ολική ισοδύναμη αντίσταση ο βλέομε αό το φόρτο ρος την έξοδο το ενισχτή. Για Γ να βρούμε την out μηδενίζομε το σήμα εισόδο και εφαρμόζομε μία τάση δοκιμής στην έξοδο το ενισχτή. x λλά x x be αλλά be 0 C o x out C // o C για o >> x // C
Αολαβή ρεύματος Αολαβή ρεύματος μεταξύ Βάσης και Σλλέκτη β b b b be b t Ολική αολαβή ρεύματος b b b ) // ( t b b β Σμερασματικά, ο ενισχτής κοινού εκομού αροσιάζει: Μεγάλη αολαβή ρεύματος και τάσης. Α ά άλ ί όδ ξόδ Αρκετά μεγάλη αντίσταση εισόδο και εξόδο. Εμφανίζει μόνο ρόβλημα στις ψηλές σχνότητες.
Παράδειγμα: Να ολογιστεί η αολαβή τάσης, η αντίσταση εισόδο και η αντίσταση εξόδο. Δίνονται: β65, V 50V Υοθέσεις: Λειτοργία στην ενεργό εριοχή, V 0.7V, σνθήκες λειτοργίας μικρού σήματος. DC ανάλση I V ( β ) I 5 V 5 I 3.7μ I I C 65I 66I 24μ 245 μ 5 V I V I ( 5V ) C C C 0 V C 3. 67V 3 Πράγματι το κύκλωμα λειτοργεί στην ενεργό εριοχή.
Παράδειγμα (σνέχεια): C ανάλση Ισοδύναμο κύκλωμα μικρού σήματος IC 3 9.64 0 S V T β V I C T 6.64kΩ V V C o 223 k Ω I C 0 C 3 // o 84 I ( // ) n 6.23kΩΩ out C o 9.57kΩ Ω
Άσκηση: Στο κύκλωμα το σχήματος η s είναι ημιτονικό σήμα μικρού λάτος και μηδενικής μέσης τιμής. α) ) Βρείτε την ώστε Ι Ε. β) Βρείτε την C ώστε V C 5V. γ) Για 5kΩ και o 00kΩ σχεδιάστε το ισοδύναμο κύκλωμα μικρού σήματος το ενισχτή και ολογίστε την ολική ενίσχση τάσης. Δίνεται β00. a ) I V I s I β s I 5V V I 5V 0 5V V s (5 0.7 )V β 4.3kΩ 24.7Ω 4.27kΩ 2.5kΩ 0 VCC VC (5 5 )V β ) VCC VC ICC C 0kΩ I I C
Σνέχεια: s out U C C 0 0 γ ) s be 0 C s 0 s s 0 0 be out V V V I T C / 40 25 V 25 V 53 2 kω 2.53 0 25V I V T 44kΩ 28.97 2.5 2.53 2.53.44 40 Α Ω Ω Ω Ω.44k 5k 0k 2.53k 0 C 0 0
Άσκηση: Στο κύκλωμα το σχήματος η s είναι ημιτονικό σήμα μικρού λάτος και μηδενικής μέσης τιμής. Σχεδιάστε τον ενισχτή ατόν ώστε να λειτοργεί με s 0kΩ, 2kΩ, V CC 9V και να ειτγχάνει ενίσχση τάσης Α -8. Χρησιμοοιείστε Ι Ε 2, V /3V CC και ρεύμα βάσης ίσο με το ένα δέκατο το ρεύματος το διαιρέτη τάσης. Δίνεται β00 και V 00V.
Ενισχτής κοινού Εκομού με αντίσταση εκφλισμού Είσοδος Έξοδος Γείωση C Αντίσταση εκφλισμού Η αντίσταση εκφλισμού δημιοργεί στο κύκλωμα αρνητική ανασύζεξη.
Αολαβή τάσης Χρησιμοοιούμε το -βριδικό μοντέλο αραλείοντας την o. b β ( β ) o b ( β ) [ ( β ) ] o β o β t ( β ) b Λαμβάνοντας β t ( ) Η αντίσταση μειώνει την αολαβή τάσης, αλλά την κάνει λιγότερο εαίσθητη στις μεταβολές το (ιο σταθεροοιημένη).
Αντίσταση εισόδο ] ) ( [ b β ) ( b β ) ( ) ( n β b β o ( ) ( ) β Η αντίσταση αξάνει την αντίσταση εισόδο το ενισχτή.
Αντίσταση εξόδο X out 0 X ( β ) e th β x x ( th ) e 0 e ( th ) e 0 ( β ) 0 e 0 ( β ) 0 X β 0 out X X
Αντίσταση εξόδο, αν λάβομε όψη και την o. β e o x e x ) ( x ( ) ( ) th x e e o x e x // x β th x o th x e ( ) ( ) // β ( ) ( ) th x th x x o x // β β για o >> β th o x x out Η αντίσταση αξάνει την αντίσταση εξόδο το ενισχτή.
Αολαβή ρεύματος I β o e Αολαβή ρεύματος μεταξύ Βάσης και Σλλέκτη t β Ολική αολαβή ρεύματος t β n n
Ενισχτής κοινής Βάσης Γείωση C Έξοδος Φόρτος out I o n 4 Είσοδος Πηγή σήματος 3 7
Αολαβή τάσης n 4 out I o be e be o C 0 t e Δεν έχομε αναστροφή της τάσης εξόδο. Το μέτρο της αολαβής είναι ίδιο με το ενισχτή κοινού εκομού χωρίς αντίσταση.
Αντίσταση εισόδο out I o n 4 be e be o e C e n // e Η αντίσταση εισόδο είναι μικρή, δεδομένο ότι το είναι μεγάλο.
Ολική αολαβή τάσης n 4 out I o C o o e e t I 4 // n ( // ) 4 // ( // 4 ) I I 4 I 4 n για 4 >> I Για I << C Για I >> I C I Για να ειτύχομε μεγάλη μγ αολαβή ρέει η I να είναι ολύ μικρή.
Αντίσταση εξόδο out I o Παρατηρούμε ότι η αντίσταση εξόδο είναι η ίδια με το ενισχτή κοινού εκομού με αντίσταση εκφλισμού. n 4 x C out o βth th th C out x C out o ( ( )) // th Μεγάλη αντίσταση εξόδο.
Αολαβή ρεύματος l Αολαβή ρεύματος μεταξύ Εκομού και Σλλέκτη e I o C l t a e l Ολική αολαβή ρεύματος e C l t t e n για >> n Σμερασματικά, ο ενισχτής κοινής βάσης χρησιμοοιείται ως αομονωτής ρεύματος, ο οοίος δέχεται ρεύμα σε χαμηλή αντίσταση εισόδο ( e ) και αρέχει στον σλλέκτη ερίο το ίδιο ρεύμα σε ολύ ψηλή αντίσταση εξόδο (ιδανική ηγή ρεύματος). Ο ενισχτής κοινής βάσης λεονεκτεί στις ψηλές σχνότητες.
Παράδειγμα : Να ολογιστεί η ολική αολαβή τάσης. Δίνονται: β00, Ι C 245μΑ, V C 3.64V, 9.8S, 0.2kΩ. Υοθέτομε λειτοργία στην ενεργό εριοχή και σνθήκες μικρού σήματος. 4 ( ) 4 // I I 4 4 3k Ω, I 2k Ω, 3 // 8k Ω, // 7k, Ω 7 4 I Α 87,
Ενισχτής κοινού Σλλέκτη ή Ακολοθητής Εκομού Είσοδος Γείωση C Έξοδος Πηγή σήματος Φόρτος 4 // // 7 2
Αολαβή τάσης b β ( ) β o για β>> ( ) o CC β CC ( ) b t β t CC t >> Για
Αντίσταση εισόδο και ολική αολαβή τάσης b β ( β ) o ( ) CC b n β Μεγάλη αντίσταση εισόδο. CC o o b b // CC t CC n t ( CC ) I // n b
Αντίσταση εξόδο x x β β x th th CC out th β th β β th x x β CC out a th th β β Μικρή αντίσταση εξόδο. th I //
Αολαβή ρεύματος th th l e β β CC t Σμερασματικά, οενισχτής κοινού σλλέκτη χρησιμοοιείται ως αομονωτής τάσης (σνήθως στη βαθμίδα εξόδο ενισχτή ολλών βαθμίδων). Ειτγχάνει ροσαρμογή αντιστάσεων όταν ρέει να οδηγηθεί φόρτος χαμηλής αντίστασης αό ενισχτή ψηλής αντίστασης εξόδο.
Παράδειγμα : Να ολογιστεί η ολική αολαβή τάσης. Δίνονται: β00, Ι C 245μΑ, V C 3.64V, 9.8S, 0.2kΩ. Υοθέτομε λειτοργία στην ενεργό εριοχή και σνθήκες μικρού σήματος. CC ( ) // n t CC I // n 2 // 2 n ( β ) 7,7 Μ Ω 04 4 7 4 // 7,5kΩ 4 7 0 99 n // n 04 kω t, Β n 2,35 kω 0, 97
Παράδειγμα 2: Να ολογιστεί η αντίσταση εξόδο. Δίνονται: β00, Ι C 245μΑ, V C 3.64V, 9.8S, 0.2kΩ, o 29kΩ. Υοθέτομε λειτοργία στην ενεργό εριοχή και σνθήκες μικρού σήματος. out th β // 2 04,35 kω th I //,92kΩ out 2Ω
Σύγκριση των ενισχτών με διολικά τρανζίστορ Αολαβή τάσης Αντίσταση εισόδο Αντίσταση εξόδο Αολαβή ρεύματος
Άσκηση : Για το κύκλωμα το σχήματος ολογίστε την ολική αολαβή τάσης στις ενδιάμεσες σχνότητες. Δί δύ ζί β 00 kω θώ ί kω Δίνονται: και για τα δύο τρανζίστορ β00, kω και o, καθώς είσης Ε kω, C 0kΩ, 2 00Ω, C2 3kΩ και C C C. S 2 C C Π Π C C ) ( ) ( C C C2 C ) ( ) ( S ] ) ( )][ ( [ ] ) ( )][ ( [ ] ) ( ) ( )][ ( [ C C2 Α s ] ) ( ) ( )][ ( [ C C2 Α s 2
Άσκηση 2: Η σνδεσμολογία δύο τρανζίστορ με τη μορφή ο φαίνεται στο σχήμα (a) είναι γνωστή ως ζεύγος Dalnton. Για το κύκλωμα το σχήματος (b) θεωρήστε ότι το Q 2 είναι ολωμένο με I 5 και ότι s 00kΩ, Ε kω καιβ β 2 00. Υολογίστε τα n, V και out.
Άσκηση 3: Ο ενισχτής ΚΕ έχει αολαβή τάσης 20, χωρίς εξωτερικό φόρτο. Υολογίστε την αολαβή τάσης το ενισχτή ΚΕ: α) Όταν οδηγεί ένα μεγάφωνο με αντίσταση 8Ω. β) Όταν αρεμβάλλεται ενισχτής ΚΣ μεταξύ το ενισχτή ΚΕ και το μεγαφώνο. Δίνονται: β00, V Α και Ι 5 (ιδανική ηγή ρεύματος). V CC V CC C kω C kω C Q 2 C Q Q V n sp sp V n I n
Άσκηση 4: Ο ενισχτής το σχήματος αοτελείται αό δύο τατόσημος ενισχτές κοινού εκομού σνδεδεμένος σε σειρά. Παρατηρήστε ότι η αντίσταση εισόδο της δύ δεύτερης βαθμίδας, n2, είναι η αντίσταση φόρτο της ρώτης βαθμίδας. Δίνονται: V cc 5V, 00kΩ, 2 47kΩ, 3.9kΩ, C 6.8kΩ καιβ00. α) Υολογίστε το σημείο ηρεμίας και για τα δύο τρανζίστορ. β) Σχεδιάστε το ισοδύναμο μικρού σήματος όλο το ενισχτή και ολογίστε τις τιμές μς των στοιχείων το. γ) Βρείτε τα n και b / s για s 5kΩ. δ) Βρείτε τα n2 και b2 / b. ε) ) Για 2kΩ, βρείτε το ο / b2. στ) Βρείτε τη σνολική ενίσχση τάσης ο / s. S S
Άσκηση 5: Για το κύκλωμα ακολοθητή εκομού με bootstappn το σχήματος ολογίστε: α) Τα I,, e και για β00. β) Σχεδιάστε το ισοδύναμο μικρού σήματος χρησιμοοιώντας το -βριδικό μοντέλο το τρανζίστορ (για ο ). Υολογίστε την αντίσταση εισόδο, n, και την αολαβή τάσης, ο / s, το κκλώματος. γ) Εαναλάβετε το ερώτημα (β) χωρίς τον κνωτή C. Σγκρίνετε τα αοτελέσματα με ατά το (β).