Przebieg potencjału kolektora z jego ograniczeniam

I.  GRAFICZNE PRZEDSTAWIENIE 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   CS1,  CS2   oraz  pojemność  blokująca   CE   zostały  tak  dobrane,  Ŝe  dla  częstotliwości  sygnałów  wzmacnianych  przez  układ  ich  impedancje  są  bliskie  zeru.               W układzie występują wartości chwilowe napięć i prądów:    c CQ C i I i + =   (1)  ce CEQ CE u U u + =   (2)  Są one superpozycją składowych stałych  ICQ, UCEQ  i składowych zmiennych  ic, uce . Składowe  stałe prądu i napięcia są związane zaleŜnością:    CEQ E E C CQ CC U ) R R R ( I U + + + = 2 1   (3)    Jest  to  równanie  statycznej  prostej  pracy  w  polu  charakterystyk  wyjściowych   iC(uCE)   tranzystora ( rys. 2a ).      rys. 2.   Statyczna  (a)  i  dynamiczna  (b)  prosta  pracy  w  polu  charakterystyk  wyjściowych  iC(uCE)  tranzystora.    Punkt  pracy  Q  leŜy  w  przecięciu  statycznej  prostej  pracy  z  charakterystyką  wyjściową  tranzystora określoną prądem bazy  IBQ :    ) )( 1 ( 2 1 12 2 1 2 E E BQ BEQ BQ CC R R I U R I R R R U + + + + = + β   (4)    Związek pomiędzy składową zmienną prądu kolektora i napięcia kolektor-emiter przedstawia  zaleŜność opisującą schemat z  rys. 1b .    1 E CO ce c R R u i + − =   (5)    Na podstawie zaleŜności (1), (2), (5) otrzymujemy    1 1 E CO CEQ CQ E CO CE C R R U I R R u i + + + + − =   (6)    Jest  to  równanie  dynamicznej  prostej  pracy  w  polu  charakterystyk  wyjściowych   iC(uCE)   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   uBE .  Zatem  chwilowa  wartość  prądu  kolektora   iC   moŜe  maksymalnie wzrosnąć do wartości (pomijając dla uproszczenia obszar nasycenia tranzystora)    1 max ) 0 ( E CO CEQ

(…)

… zniekształcenia przedstawiono na rys. 3.
rys. 3. Przebieg potencjału kolektora z jego ograniczeniami
Maksymalna amplituda przebiegu niezniekształconego potencjału kolektora Uc, a zatem
i napięcia wyjściowego Uwy (napięcie wyjściowe jest równe potencjałowi kolektora
pozbawionemu przez kondensator CS2 składowej stałej) jest mniejszą z wartości:
U c = U wy = min{I CQ RCO ,U CEQ
RCO
}
RCO + RE1
(15)
Zatem punkt pracy jest dobrany optymalnie, gdy
I CQ RCO = U CEQ
RCO
RCO + RE1
(16)
czyli, gdy leŜy on w połowie dynamicznej prostej pracy (rys. 2). Prąd kolektora optymalnego
punktu pracy wyznaczony zaleŜności (3) i (16) wynosi:
I CQopt =
U CC
RC + 2 RE1 + RE 2 + RCO
(17)
Wtedy maksymalną amplitudę przebiegu niezniekształconego potencjału kolektora Uc
i napięcia wyjściowego Uwy opt określa zaleŜność:
U c opt…
….
transkonduktancja tranzystora
gm =
rezystancja
rb 'e =
rezystancja wejściowa wzmacniacza
rezystancja obciąŜenia tranzystora
skuteczne wzmocnienie napięciowe
Rg – zadana rezystancja generatora
I EQ
UT
β0
≈
I CQ
UT
, U T = 26 mV
gm
R1 R 2 rb 'e
R1 R2 + R1rb 'e + R2 rb 'e
R R
RL = RC RO = RCO = C O
RC + RO
Rb
k uso = −
g m RL
Rb + R g
Rb = R1 R2 rb 'e =
R g = RG + RW + Ri
(RG – rezystor dołączany
zewnętrznie, RW…
…
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…
... zobacz całą notatkę