d_wzm_tran.pdf

(477 KB) Pobierz

m_pomocnicze

I. G RAFICZNE PRZEDSTAWI E NIE PUNKTU PRACY .

Na rys. 1 przedstawiono wzmacniacz w konfiguracji wspólnego emitera oraz jego schemat

stałoprądowy i zmiennoprądowy.

a)

b)

rys. 1. Wzmacniacz w konfiguracji OE i jego schemat stałoprądowy (a) oraz

zmiennoprądowy (b).

Pojemności sprzęgające C S1 , C S2 oraz pojemność blokująca C E zostały tak dobrane, Ŝe dla

częstotliwości sygnałów wzmacnianych przez układ ich impedancje są bliskie zeru.

W układzie występują wartości chwilowe napięć i prądów:

i

C

=

I

CQ

+

i

c

(1)

u

CE

=

U

CEQ

+

u

ce

(2)

104744100.303.png

104744100.314.png

104744100.325.png

104744100.336.png

104744100.001.png

104744100.012.png

104744100.023.png

104744100.034.png

104744100.045.png

104744100.056.png

104744100.067.png

104744100.078.png

104744100.089.png

104744100.100.png

104744100.111.png

104744100.122.png

104744100.133.png

104744100.144.png

104744100.155.png

104744100.166.png

104744100.177.png

104744100.188.png

104744100.199.png

104744100.210.png

104744100.221.png

104744100.232.png

104744100.243.png

104744100.254.png

104744100.265.png

104744100.276.png

104744100.279.png

104744100.280.png

104744100.281.png

104744100.282.png

104744100.283.png

104744100.284.png

104744100.285.png

104744100.286.png

104744100.287.png

104744100.288.png

104744100.289.png

104744100.290.png

104744100.291.png

104744100.292.png

104744100.293.png

104744100.294.png

104744100.295.png

104744100.296.png

104744100.297.png

104744100.298.png

104744100.299.png

104744100.300.png

104744100.301.png

104744100.302.png

104744100.304.png

104744100.305.png

104744100.306.png

104744100.307.png

104744100.308.png

104744100.309.png

104744100.310.png

104744100.311.png

104744100.312.png

104744100.313.png

104744100.315.png

104744100.316.png

104744100.317.png

104744100.318.png

104744100.319.png

104744100.320.png

104744100.321.png

104744100.322.png

104744100.323.png

104744100.324.png

104744100.326.png

104744100.327.png

104744100.328.png

104744100.329.png

104744100.330.png

104744100.331.png

104744100.332.png

104744100.333.png

104744100.334.png

104744100.335.png

104744100.337.png

104744100.338.png

104744100.339.png

104744100.340.png

104744100.341.png

104744100.342.png

104744100.343.png

104744100.344.png

104744100.345.png

104744100.346.png

104744100.002.png

104744100.003.png

104744100.004.png

104744100.005.png

104744100.006.png

104744100.007.png

104744100.008.png

104744100.009.png

104744100.010.png

104744100.011.png

104744100.013.png

104744100.014.png

Są one superpozycją składowych stałych I CQ , U CEQ i składowych zmiennych i c , u ce . Składowe

stałe prądu i napięcia są związane zaleŜnością:

U

CC

=

I

CQ

(

R

C

+

R

E

1

+

R

E

2

)

+

U

CEQ

(3)

Jest to równanie statycznej prostej pracy w polu charakterystyk wyjściowych i C (u CE )

tranzystora ( rys. 2a ).

rys. 2. Statyczna (a) i dynamiczna (b) prosta pracy w polu charakterystyk wyjściowych

i C (u CE ) tranzystora.

Punkt pracy Q leŜy w przecięciu statycznej prostej pracy z charakterystyką wyjściową

tranzystora określoną prądem bazy I BQ :

U

R

2

=

I

R

+

U

+

I

(

b

+

1

)(

R

+

R

)

(4)

CC

R

+

R

BQ

12

BEQ

BQ

E

1

E

2

1

2

Związek pomiędzy składową zmienną prądu kolektora i napięcia kolektor-emiter przedstawia

zaleŜność opisującą schemat z rys. 1b .

i

=

-

u

ce

(5)

c

R

+

R

CO

E

1

Na podstawie zaleŜności (1), (2), (5) otrzymujemy

i

=

-

u

CE

+

I

+

U

CEQ

(6)

C

R

+

R

CQ

R

+

R

CO

E

1

CO

E

1

Jest to równanie dynamicznej prostej pracy w polu charakterystyk wyjściowych i C (u CE )

tranzystora ( rys. 2b ). Dynamiczna prosta pracy przechodzi przez punkt pracy Q. Chwilowy

punkt pracy, który jest wyznaczony chwilowymi wartościami prądu i napięcia porusza się po

dynamicznej prostej pracy w takt zmian sygnału wejściowego powodującego zmianę prądu

bazy i B oraz napięcia baza-emiter u BE . Zatem chwilowa wartość prądu kolektora i C moŜe

maksymalnie wzrosnąć do wartości (pomijając dla uproszczenia obszar nasycenia tranzystora)

104744100.015.png

104744100.016.png

104744100.017.png

104744100.018.png

104744100.019.png

104744100.020.png

104744100.021.png

104744100.022.png

104744100.024.png

104744100.025.png

104744100.026.png

104744100.027.png

104744100.028.png

104744100.029.png

104744100.030.png

104744100.031.png

104744100.032.png

104744100.033.png

104744100.035.png

104744100.036.png

104744100.037.png

104744100.038.png

104744100.039.png

104744100.040.png

104744100.041.png

104744100.042.png

104744100.043.png

104744100.044.png

104744100.046.png

104744100.047.png

104744100.048.png

104744100.049.png

104744100.050.png

104744100.051.png

104744100.052.png

104744100.053.png

104744100.054.png

104744100.055.png

104744100.057.png

104744100.058.png

104744100.059.png

104744100.060.png

104744100.061.png

104744100.062.png

104744100.063.png

104744100.064.png

104744100.065.png

104744100.066.png

104744100.068.png

104744100.069.png

104744100.070.png

104744100.071.png

104744100.072.png

104744100.073.png

104744100.074.png

104744100.075.png

104744100.076.png

104744100.077.png

104744100.079.png

i

=

i

(

u

=

0

)

=

I

+

U

CEQ

(7)

C

max

C

CE

CQ

R

+

R

CO

E

1

oraz zmaleć do wartości (pomijając dla uproszczenia obszar zatkania tranzystora)

i

min

=

0

(8)

Chwilowa wartość potencjału kolektora u C jest superpozycją składowej stałej ( rys. 1a )

U

C

=

U

CC

-

I

CQ

R

C

(9)

i składowej zmiennej ( rys. 1b )

u

c

=

-

i

c

R

CO

(10)

u

C

=

U

C

+

u

c

(11)

Korzystając z zaleŜności (11), (9), (10), (1) otrzymujemy wartość chwilową potencjału

kolektora u C w funkcji wartości chwilowej prądu kolektora i C

u

C

=

U

CC

-

I

CQ

R

C

+

I

CQ

R

CO

-

i

C

R

CO

(12)

Wartość chwilowa potencjału kolektora u C moŜe osiągnąć wartość maksymalną

u

C

max

=

u

C

( min

i

C

)

=

U

CC

-

I

CQ

R

C

+

I

CQ

R

CO

(13)

i analogicznie minimalną

u

=

u

(

i

)

=

U

-

I

R

-

U

R

CO

(14)

C

min

C

C

max

CC

CQ

C

CEQ

R

+

R

CO

E

1

Przebieg potencjału kolektora dla wzmacniacza pracującego w punkcie pracy Q ( rys. 2 )

dobranym bliŜej stanu zatkania w pełni wysterowanego przebiegiem sinusoidalnym tak, aby

nie występowały zniekształcenia przedstawiono na rys. 3 .

rys. 3. Przebieg potencjału kolektora z jego ograniczeniami

104744100.080.png

104744100.081.png

104744100.082.png

104744100.083.png

104744100.084.png

104744100.085.png

104744100.086.png

104744100.087.png

104744100.088.png

104744100.090.png

104744100.091.png

104744100.092.png

104744100.093.png

104744100.094.png

104744100.095.png

104744100.096.png

104744100.097.png

104744100.098.png

104744100.099.png

104744100.101.png

104744100.102.png

104744100.103.png

104744100.104.png

104744100.105.png

104744100.106.png

104744100.107.png

104744100.108.png

104744100.109.png

104744100.110.png

104744100.112.png

104744100.113.png

104744100.114.png

Maksymalna amplituda przebiegu niezniekształconego potencjału kolektora U c , a zatem

i napięcia wyjściowego U wy (napięcie wyjściowe jest równe potencjałowi kolektora

pozbawionemu przez kondensator C S2 składowej stałej) jest mniejszą z wartości:

U

=

U

=

min{

I

R

,

U

R

CO

}

(15)

c

wy

CQ

CO

CEQ

R

+

R

CO

E

1

Zatem punkt pracy jest dobrany optymalnie, gdy

I

R

=

U

R

CO

(16)

CQ

CO

CEQ

R

+

R

CO

E

1

czyli, gdy leŜy on w połowie dynamicznej prostej pracy ( rys. 2 ). Prąd kolektora optymalnego

punktu pracy wyznaczony zaleŜności (3) i (16) wynosi:

I

=

U

CC

(17)

CQopt

R

+

2

R

+

R

+

R

C

E

1

E

2

CO

Wtedy maksymalną amplitudę przebiegu niezniekształconego potencjału kolektora U c opt

i napięcia wyjściowego U wy opt określa zaleŜność:

U

=

U

=

U

R

CO

(18)

c

opt

wy

opt

CC

R

+

2

R

+

R

+

R

C

E

1

E

2

CO

Ekstremalne wartości chwilowe potencjału kolektora u Cmin , u Cmax moŜna wyznaczyć

inną metodą analizując układ wzmacniacza przedstawiony na rys. 4 . Na rys. 4a zaznaczono

wartości napięć stałych na pojemnościach C S2 , C E . Rysunki 4b i 4c przestawiają układ z rys.

4a , w którym zgodnie z zasadą kompensacji (w sieci skupionej o jednoznacznie określonych

prądach i napięciach, w której na wyróŜnionym dwójniku występuje napięcie u oraz prąd i ,

dowolne napięcia i prądy nie ulegną zmianie, jeśli wyróŜniony dwójnik zastąpimy idealnym

źródłem napięciowym kompensującym o sile elektromotorycznej e = u albo idealnym

źródłem prądowym kompensującym o wydajności j = i .) kondensatory zastąpimy idealnymi

źródłami napięcia. Układ z rys. 4b pozwala wyznaczyć maksymalną wartość chwilową

potencjału kolektora (tranzystor zatkany w największym przybliŜeniu stanowi rozwarcie)

u

=

U

R

O

+

(

U

-

I

R

)

R

C

(19)

C

max

CC

R

+

R

CC

CQ

C

R

+

R

C

O

C

O

MoŜna wykazać, Ŝe zaleŜność (19) jest równowaŜna zaleŜności (13). Analogicznie

rozwaŜając rys. 4c moŜna wyznaczyć u Cmin (tranzystor nasycony w największym przybliŜeniu

stanowi zwarcie)

R

2

R

R

u

=

(

U

-

I

C

)

E

1

+

I

R

CO

(20)

C

min

CC

CQ

R

+

R

R

+

R

CQ

E

2

R

+

R

C

O

CO

E

1

CO

E

1

104744100.115.png

104744100.116.png

ZaleŜność (20) jest równowaŜna zaleŜności (14). W analogiczny sposób moŜna rozwaŜyć

wzmacniacz w konfiguracji OC i OB.

a)

b)

≡

c)

≡

rys. 4. Układy do wyznaczania ekstremalnych wartości potencjału kolektora.

104744100.117.png

104744100.118.png

104744100.119.png

104744100.120.png

104744100.121.png

104744100.123.png

104744100.124.png

104744100.125.png

104744100.126.png

104744100.127.png

104744100.128.png

104744100.129.png

104744100.130.png

104744100.131.png

104744100.132.png

104744100.134.png

104744100.135.png

104744100.136.png

104744100.137.png

104744100.138.png

104744100.139.png

104744100.140.png

104744100.141.png

104744100.142.png

104744100.143.png

104744100.145.png

104744100.146.png

104744100.147.png

104744100.148.png

104744100.149.png

104744100.150.png

104744100.151.png

104744100.152.png

104744100.153.png

104744100.154.png

104744100.156.png

104744100.157.png

104744100.158.png

104744100.159.png

104744100.160.png

104744100.161.png

104744100.162.png

104744100.163.png

104744100.164.png

104744100.165.png

104744100.167.png

104744100.168.png

104744100.169.png

104744100.170.png

104744100.171.png

104744100.172.png

104744100.173.png

104744100.174.png

104744100.175.png

104744100.176.png

104744100.178.png

104744100.179.png

104744100.180.png

104744100.181.png

104744100.182.png

104744100.183.png

104744100.184.png

104744100.185.png

104744100.186.png

104744100.187.png

104744100.189.png

104744100.190.png

104744100.191.png

104744100.192.png

104744100.193.png

104744100.194.png

104744100.195.png

104744100.196.png

104744100.197.png

104744100.198.png

104744100.200.png

104744100.201.png

104744100.202.png

104744100.203.png

104744100.204.png

104744100.205.png

104744100.206.png

104744100.207.png

104744100.208.png

104744100.209.png

104744100.211.png

104744100.212.png

104744100.213.png

104744100.214.png

104744100.215.png

104744100.216.png

104744100.217.png

104744100.218.png

104744100.219.png

104744100.220.png

104744100.222.png

104744100.223.png

104744100.224.png

104744100.225.png

104744100.226.png

104744100.227.png

104744100.228.png

104744100.229.png

104744100.230.png

104744100.231.png

104744100.233.png

104744100.234.png

104744100.235.png

104744100.236.png

104744100.237.png

104744100.238.png

104744100.239.png

104744100.240.png

104744100.241.png

104744100.242.png

104744100.244.png

104744100.245.png

104744100.246.png

104744100.247.png

104744100.248.png

104744100.249.png

104744100.250.png

104744100.251.png

104744100.252.png

104744100.253.png

104744100.255.png

104744100.256.png

104744100.257.png

104744100.258.png

104744100.259.png

104744100.260.png

104744100.261.png

104744100.262.png

104744100.263.png

104744100.264.png

104744100.266.png

104744100.267.png

104744100.268.png

104744100.269.png

104744100.270.png

104744100.271.png

104744100.272.png

104744100.273.png

104744100.274.png

104744100.275.png

104744100.277.png

104744100.278.png

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

drukarki.rar (15579 KB)
Artur Król, Joanna Moczko- Symulacja I Optymalizacja Układów Elektronicznych.pdf (21175 KB)
PSpice9.1 Student Version.exe (27949 KB)
PSpice Schematic User's Guide.pdf (3220 KB)
Willem Eprom Programmer - Winprom.zip (879 KB)

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin