Top Banner
Βασικές τ ο πο λ ογίες ενισχυτ ών Βασικές τοπολογίες ενισχυτών μιας βαθμίδας με διπολικά τρανζίστορ
42

ΒΒασικέςασικές ττοπολογίεςοπολογίες ...cgi.di.uoa.gr/~arapogia/ile7.pdf · 2013. 4. 22. · ib=3.71μa i i a i i a e b c b μ μ 66 245 65 241 =

Jan 19, 2021

Download

Documents

dariahiddleston
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: ΒΒασικέςασικές ττοπολογίεςοπολογίες ...cgi.di.uoa.gr/~arapogia/ile7.pdf · 2013. 4. 22. · ib=3.71μa i i a i i a e b c b μ μ 66 245 65 241 =

Βασικές τοπολογίες ενισχυτών Βασικές τοπολογίες ενισχυτών μιας βαθμίδας

με διπολικά τρανζίστορ

Page 2: ΒΒασικέςασικές ττοπολογίεςοπολογίες ...cgi.di.uoa.gr/~arapogia/ile7.pdf · 2013. 4. 22. · ib=3.71μa i i a i i a e b c b μ μ 66 245 65 241 =

Ενισχυτής κοινού Εκπομπού

• Πόλωση με δικτύωμα τεσσάρων αντιστάσεων.• Το AC σήμα εισόδου εισάγεται στη Βάση του τρανζίστορ μέσω ενός πυκνωτήΤο AC σήμα εισόδου εισάγεται στη Βάση του τρανζίστορ μέσω ενός πυκνωτή

σύζευξης.• Η AC έξοδος λαμβάνεται από τον Συλλέκτη.• Ο Εκπομπός είναι γειωμένος στο AC.• Η RI αντιπροσωπεύει την αντίσταση εξόδου της προηγούμενης βαθμίδας και η

R3 την αντίσταση εισόδου της επόμενης βαθμίδας.R3 την αντίσταση εισόδου της επόμενης βαθμίδας.• Οι χωρητικότητες των πυκνωτών πρέπει να είναι μεγάλες, πράγμα που δεν

είναι αποδεκτό στα Ολοκληρωμένα Κυκλώματα.

Page 3: ΒΒασικέςασικές ττοπολογίεςοπολογίες ...cgi.di.uoa.gr/~arapogia/ile7.pdf · 2013. 4. 22. · ib=3.71μa i i a i i a e b c b μ μ 66 245 65 241 =

Ενισχυτής κοινού Εκπομπού

Page 4: ΒΒασικέςασικές ττοπολογίεςοπολογίες ...cgi.di.uoa.gr/~arapogia/ile7.pdf · 2013. 4. 22. · ib=3.71μa i i a i i a e b c b μ μ 66 245 65 241 =

Βασικά Χαρακτηριστικά Ενισχυτών: Ορισμοί

outA υ

Απολαβή-Ενίσχυση Τάσης

in

outAυυ ≡

Απολαβή-Ενίσχυση Ρεύματος

in

outi iiA ≡

Απολαβή Ενίσχυση Ρεύματος

in

inR υ≡

Αντίσταση Εισόδου

inin iR ≡

Αντίσταση Εξόδου

∞==≡LR,0

x

xout iR

inυυ

η ξ

x

Page 5: ΒΒασικέςασικές ττοπολογίεςοπολογίες ...cgi.di.uoa.gr/~arapogia/ile7.pdf · 2013. 4. 22. · ib=3.71μa i i a i i a e b c b μ μ 66 245 65 241 =

DC ανάλυση – Υπολογισμός του σημείου λειτουργίας η γ μ ς ημ ργ ς

• Όλοι οι πυκνωτές του αρχικού κυκλώματος αντικαθίστανται απόανοιχτοκύκλωμα.

• Το σημείο ηρεμίας Q μπορεί τώρα να υπολογιστεί με βάση την• Το σημείο ηρεμίας Q μπορεί τώρα να υπολογιστεί με βάση τηνDC ανάλυση που έχουμε ήδη αναπτύξει.

Page 6: ΒΒασικέςασικές ττοπολογίεςοπολογίες ...cgi.di.uoa.gr/~arapogia/ile7.pdf · 2013. 4. 22. · ib=3.71μa i i a i i a e b c b μ μ 66 245 65 241 =

AC ανάλυση η

• Αντικαθιστούμε τους πυκνωτές απόβραχυκύκλωμα και τα πηνία (ανυπάρχουν) από ανοιχτοκύκλωμα.

• Αντικαθιστούμε όλες τις ανεξάρτητεςΑντικαθιστούμε όλες τις ανεξάρτητεςπηγές DC τάσης από βραχυκύκλωμα καιτις DC πηγές ρεύματος απόανοιχτοκύκλωμα.

• Αντικαθιστούμε το τρανζίστορ από τοισοδύναμό του μικρού σήματοςισοδύναμό του μικρού σήματος.

• Αναλύουμε το γραμμικό ισοδύναμοκύκλωμα μικρού σήματος για ναυπολογίσουμε τα χαρακτηριστικά τουενισχυτή: απολαβή τάσης, αντίστασηεισόδου, αντίσταση εξόδου κ άεισόδου, αντίσταση εξόδου κ.ά.

Page 7: ΒΒασικέςασικές ττοπολογίεςοπολογίες ...cgi.di.uoa.gr/~arapogia/ile7.pdf · 2013. 4. 22. · ib=3.71μa i i a i i a e b c b μ μ 66 245 65 241 =

Ισοδύναμο κύκλωμα μικρού σήματος.

Page 8: ΒΒασικέςασικές ττοπολογίεςοπολογίες ...cgi.di.uoa.gr/~arapogia/ile7.pdf · 2013. 4. 22. · ib=3.71μa i i a i i a e b c b μ μ 66 245 65 241 =

Απολαβή τάσης

3C0L RRrR =

Απολαβή τάσης μεταξύ Βάσης και Συλλέκτη

Lmbe

o

b

oo RgA −===

υυ

υυ

υ

Ολική απολαβή τάσης

beb

⇒=== υυ υυ

υυ

υυ

υυ AA

i

beo

i

be

be

o

i

o

( )⎥⎦⎤

⎢⎣

⎡+

−=π

πυ r//RR

r//RRgABI

BLm

iibei

( )⎦⎣ πBI

Page 9: ΒΒασικέςασικές ττοπολογίεςοπολογίες ...cgi.di.uoa.gr/~arapogia/ile7.pdf · 2013. 4. 22. · ib=3.71μa i i a i i a e b c b μ μ 66 245 65 241 =

Αντίσταση εισόδου

Αντίσταση εισόδου είναι η ολική η η ήαντίσταση που εμφανίζει ο ενισχυτής προς την πηγή του σήματος εισόδου.

πυ rRi Bxx )//(=

ππυ rRRrRi

R 21Bx

xin ////// ===

Για μεγάλη αντίσταση εισόδου απαιτείται RB>>, σε αντίθεση με τη συνθήκη που θέτει η ανάγκη σταθεροποίησης του σημείου ηρεμίας.η γ η ρ η ης ημ ηρ μ ς

Page 10: ΒΒασικέςασικές ττοπολογίεςοπολογίες ...cgi.di.uoa.gr/~arapogia/ile7.pdf · 2013. 4. 22. · ib=3.71μa i i a i i a e b c b μ μ 66 245 65 241 =

Αντίσταση εξόδου

•Αντίσταση εξόδου είναι η ολική ισοδύναμη αντίσταση που βλέπουμεισοδύναμη αντίσταση που βλέπουμε από το φόρτο προς την έξοδο του ενισχυτή.

Γ β ύ R δ ίζ•Για να βρούμε την Rout μηδενίζουμε το σήμα εισόδου και εφαρμόζουμε μία τάση δοκιμής στην έξοδο του ενισχυτήενισχυτή.

xx 0άi λλυυ

x

bebemo

x

C

xx

RRRR

0άgrR

i =++=

υ

υαλλυ

// CoCoCx

xout RrRrR

iR >>≅== για//

Page 11: ΒΒασικέςασικές ττοπολογίεςοπολογίες ...cgi.di.uoa.gr/~arapogia/ile7.pdf · 2013. 4. 22. · ib=3.71μa i i a i i a e b c b μ μ 66 245 65 241 =

Απολαβή ρεύματος

Απολαβή ρεύματος μεταξύ Βάσης και Συλλέκτη

βυπ

π −=−=−=−=≡ rgirig

ig

iiA m

b

bm

b

bem

b

Lit

Ολική απολαβή ρεύματος

iii bbb

RRRiii )//( BmB

Bm

B

B

B

Bit

i

b

b

L

i

Li Rrg

rRRrg

rRR

rRRA

ii

ii

iiA π

ππ

ππ

β −=+

−=+

−=+

==≡

Συμπερασματικά, ο ενισχυτής κοινού εκπομπού παρουσιάζει:

•Μεγάλη απολαβή ρεύματος και τάσης.

Α ά άλ ί όδ ξόδ•Αρκετά μεγάλη αντίσταση εισόδου και εξόδου.

•Εμφανίζει μόνο πρόβλημα στις υψηλές συχνότητες.

Page 12: ΒΒασικέςασικές ττοπολογίεςοπολογίες ...cgi.di.uoa.gr/~arapogia/ile7.pdf · 2013. 4. 22. · ib=3.71μa i i a i i a e b c b μ μ 66 245 65 241 =

Παράδειγμα: Να υπολογιστεί η απολαβή τάσης, η αντίσταση εισόδου και η αντίσταση εξόδου.Δίνονται: β=65, VA=50VΥποθέσεις: Λειτουργία στην ενεργό περιοχή, VBE=0.7V, συνθήκες λειτουργίας μικρού σήματος.

DC ανάλυση

VRIVIR 5)1( +++ β VRIVIR EBBEBB 5)1( =+++ β

AIB μ71.3=

AIIAII

BE

BC

μμ

2456624165

====

0)5(5 =−−−−− VRIVIRV EECECC

BE μ

VV 673 Πράγματι το κύκλωμα λειτουργεί στην ενεργό περιοχή.VVCE 67.3=

Page 13: ΒΒασικέςασικές ττοπολογίεςοπολογίες ...cgi.di.uoa.gr/~arapogia/ile7.pdf · 2013. 4. 22. · ib=3.71μa i i a i i a e b c b μ μ 66 245 65 241 =

Παράδειγμα (συνέχεια):

AC ανάλυση

Ισοδύναμο κύκλωμα μικρού σήματος

×== −

V

SVIgT

Cm 1064.9 3

β

Ω+

Ω==

kVV

kIVr

CEA

C

T

223

64.6βπ

RRR

84rRRgA B −=⎥⎤

⎢⎡

−= π//

Ω== kI

rC

CEAo 223

30 RRrR CL =

( ) 84rRR

RgABI

Lmo =⎥⎦

⎢⎣ +

υ //

Ωk236rRR ==

Ω

Ωπ

k579RR

k23.6rRR Bin ==

Ωk57.9rRR oCout ==

Page 14: ΒΒασικέςασικές ττοπολογίεςοπολογίες ...cgi.di.uoa.gr/~arapogia/ile7.pdf · 2013. 4. 22. · ib=3.71μa i i a i i a e b c b μ μ 66 245 65 241 =

Άσκηση: Στο κύκλωμα του σχήματος η υsig είναι ημιτονικό σήμα μικρού πλάτους και μηδενικής μέσης τιμής.

) Β ί R ώ Ι 1 Aα) Βρείτε την RE ώστε ΙΕ=1mA. β) Βρείτε την RC ώστε VC=+5V. γ) Για RL=5kΩ και ro=100kΩ σχεδιάστε το ισοδύναμο κύκλωμα μικρού σήματος του ενισχυτή και υπολογίστε την ολική ενίσχυση τάσης.και υπολογίστε την ολική ενίσχυση τάσης.Δίνεται β=100.

0V15RIVRI)a ++

βVV15RIR

1I

0V15RIVRI)a

BEEEsigE

EEBEsigB

−=++

=−++

ΩΩΩ

Ωβ

k27.147.24k3.14

101k5.2

mA1V)7.015(

1R

IVV15R sig

E

BEE

≈−=

=−−

=+

−−

=⇒

Ωβ k10mA1

V)515(IVVRRIVV) CCC

CCCCCC =−

≈−

=⇒=−mA1IC

Page 15: ΒΒασικέςασικές ττοπολογίεςοπολογίες ...cgi.di.uoa.gr/~arapogia/ile7.pdf · 2013. 4. 22. · ib=3.71μa i i a i i a e b c b μ μ 66 245 65 241 =

Συνέχεια:sigR outU

B C

LC00 RRrR =)γ

sigυ πrbemg υ

0r CR LR

B

E

π

π

π

π υυυrR

rRgArR

rRgRgsig

0msigsig

0m0bemout +−=⇒

+−=−=

VmAmVmA

VIgT

Cm /40

251

===

V25V 532Ωπ k53.2101

mA1mV25

IVrB

T =⋅==

Ωk441R1111111

97.285.253.2

53.244.140 −=+

⋅−=⇒ Α

ΩΩΩΩ

k44.1Rk5k10k53.2RRrR 0

LC00

≈⇒++=++=

Page 16: ΒΒασικέςασικές ττοπολογίεςοπολογίες ...cgi.di.uoa.gr/~arapogia/ile7.pdf · 2013. 4. 22. · ib=3.71μa i i a i i a e b c b μ μ 66 245 65 241 =

Άσκηση: Στο κύκλωμα του σχήματος η υsig είναι ημιτονικό σήμα μικρού πλάτους και μηδενικής μέσης τιμής. Σχεδιάστε τον ενισχυτή αυτόν ώστε να λειτουργεί με Rsig=10kΩ, RL=2kΩ, VCC=9V

ά ί ά Α 8και να επιτυγχάνει ενίσχυση τάσης Αυ=-8.Χρησιμοποιείστε ΙΕ=2mA, VBB=1/3VCC και ρεύμα βάσης ίσο με το ένα δέκατο του ρεύματος του διαιρέτη τάσης. Δίνεται β=100 και VA=100VΔίνεται β 100 και VA 100V.

Page 17: ΒΒασικέςασικές ττοπολογίεςοπολογίες ...cgi.di.uoa.gr/~arapogia/ile7.pdf · 2013. 4. 22. · ib=3.71μa i i a i i a e b c b μ μ 66 245 65 241 =

Ενισχυτής κοινού Εκπομπού με αντίσταση εκφυλισμού

Είσοδος Έξοδος

Αντίσταση εκφυλισμού

Γείωση AC

Η αντίσταση εκφυλισμού δημιουργεί στο κύκλωμα αρνητική ανασύζευξη.

Page 18: ΒΒασικέςασικές ττοπολογίεςοπολογίες ...cgi.di.uoa.gr/~arapogia/ile7.pdf · 2013. 4. 22. · ib=3.71μa i i a i i a e b c b μ μ 66 245 65 241 =

Απολαβή τάσης

Χρησιμοποιούμε το π-υβριδικό μοντέλο παραλείποντας την ro.

Eb iR)1(ir ⎫++= βυi

L

E

Eb

iR]R)1(r[i

iR)1(ir⇒

⎪⎭

⎪⎬

−=++=++

βυββυ

π

π

+

bυπr iβ

LR oυ+

i

Li

E

L

b

ot

Lo

R)1(rRA

iR

++−=≡

ββ

υυβυ

πυ

ER i)1( +β

Eb R)1(r ++ βυ π

LmLm RgRrgA ≅= πβΛαμβάνονταςEmEm

t Rg1R)1rg(rA

+−≅

++−=

ππυ⇒=βπ mgr

Η αντίσταση RE μειώνει την απολαβή τάσης, αλλά την κάνει λιγότερο ευαίσθητη στις μεταβολές του gm (πιο σταθεροποιημένη).

Page 19: ΒΒασικέςασικές ττοπολογίεςοπολογίες ...cgi.di.uoa.gr/~arapogia/ile7.pdf · 2013. 4. 22. · ib=3.71μa i i a i i a e b c b μ μ 66 245 65 241 =

Αντίσταση εισόδου

]R)1(r[i Eb ++= βυ π

)(b R1rR ++== βυi

)(

)(

Em

Ein

R1rgr

R1ri

R

++=

++==

ππ

π β+

−bυ πr iβ

LR oυ+

−Li

)( EmRg1r +≅ πER i)1( +β

Η αντίσταση RE αυξάνει την αντίσταση εισόδου του ενισχυτή.

Page 20: ΒΒασικέςασικές ττοπολογίεςοπολογίες ...cgi.di.uoa.gr/~arapogia/ile7.pdf · 2013. 4. 22. · ib=3.71μa i i a i i a e b c b μ μ 66 245 65 241 =

Αντίσταση εξόδου

0X

Xout iR =≡

iυυ

Xi

Ee iR1)( += βυ

0)rR(i eth =++υ

υπ

0

0)rR(R)1( ethE

e =+++

υβυ

πi xi

0e =⇒υ

00 iii β

thR πr iβxυ

00 ==⇒= iii X β

∞== XR υER i)1( +β

∞==X

out iR

Page 21: ΒΒασικέςασικές ττοπολογίεςοπολογίες ...cgi.di.uoa.gr/~arapogia/ile7.pdf · 2013. 4. 22. · ib=3.71μa i i a i i a e b c b μ μ 66 245 65 241 =

Αντίσταση εξόδου, αν λάβουμε υπόψη και την ro.

⎪⎪⎪⎫

+−=+= υβυυυ rii eoxerx )(+R

xii

( )( ) ⇒

⎪⎪

⎪⎪⎬+= πυ

RRrRi Ethxe

eoxerx

//xυ+

iβthRπr

xi

or+

−rυ

⎪⎪⎪

⎭++−=

πrRRRiithE

ExER eυ

+

( )( )E RrRiRiir //βυ ++⎟⎟⎞

⎜⎜⎛

+= ( )( )EthxthE

xxox RrRirRR

iir //ππ

βυ ++⎟⎟⎠

⎜⎜⎝ ++

+=

⎟⎞

⎜⎛ βυ R

για ro>>⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛++

+≅≡π

βυrRR

R1ri

RthE

Eo

x

xout

Η αντίσταση RE αυξάνει την αντίσταση εξόδου του ενισχυτή.

Page 22: ΒΒασικέςασικές ττοπολογίεςοπολογίες ...cgi.di.uoa.gr/~arapogia/ile7.pdf · 2013. 4. 22. · ib=3.71μa i i a i i a e b c b μ μ 66 245 65 241 =

Απολαβή ρεύματος

+ r iβ RIR +

iiLi

i

−iυ πr iβ

LR oυ−

R

BReυ

ER

Απολαβή ρεύματος μεταξύ Βάσης και Συλλέκτη

β−=≡iA L

it

Ολική απολαβή ρεύματος

βi

Ait

Ολική απολαβή ρεύματος

B

B

B

Bit

LLi RR

RRR

RAii

ii

iiA

+−=

+==≡ β

inBinBii RRRRiii ++

Page 23: ΒΒασικέςασικές ττοπολογίεςοπολογίες ...cgi.di.uoa.gr/~arapogia/ile7.pdf · 2013. 4. 22. · ib=3.71μa i i a i i a e b c b μ μ 66 245 65 241 =

Ενισχυτής κοινής Βάσης

Γείωση AC

ΈξοδοςΦόρτος

oυ+

−LR

RoutR

Γείωση AC

+

IR

4RinR

−i4

Είσοδος Πηγή σήματος 73 RRRL =

Page 24: ΒΒασικέςασικές ττοπολογίεςοπολογίες ...cgi.di.uoa.gr/~arapogia/ile7.pdf · 2013. 4. 22. · ib=3.71μa i i a i i a e b c b μ μ 66 245 65 241 =

Απολαβή τάσης

++

RRπr

+

bemg υ+

−beυ

oυ+

−LR

i

oυ−

LR

IR

R

outR

−eυ+

−iυ4R

inR

Lm0CB

t RgA +=≡υ

υ Lme

t gυυ

Δεν έχουμε αναστροφή της τάσης εξόδου.

Το μέτρο της απολαβής είναι ίδιο με του ενισχυτή κοινού εκπομπού χωρίς αντίσταση RE.

Page 25: ΒΒασικέςασικές ττοπολογίεςοπολογίες ...cgi.di.uoa.gr/~arapogia/ile7.pdf · 2013. 4. 22. · ib=3.71μa i i a i i a e b c b μ μ 66 245 65 241 =

Αντίσταση εισόδου

oυ+

−LR

RoutR

+

IR

4RinR

eme gr

i υυ+=

−i4

CB 11r ⎟⎞

⎜⎛υ

πrbemg υ+

−beυ

oυ+

−LR

i

mmm

eCBin g

1g1r

1grr

iR ≅⎟⎟

⎞⎜⎜⎝

⎛=

+== //π

π

πυ+

−eυ

i

Η αντίσταση εισόδου είναι μικρή, δεδομένου ότι το gm είναι μεγάλο.

Page 26: ΒΒασικέςασικές ττοπολογίεςοπολογίες ...cgi.di.uoa.gr/~arapogia/ile7.pdf · 2013. 4. 22. · ib=3.71μa i i a i i a e b c b μ μ 66 245 65 241 =

Ολική απολαβή τάσης

( )in4

teooCB

RRRRRAA ⎥

⎤⎢⎣

⎡+

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛==

////

υυ υυ

υυ

υυ

oυ+

−LRoutR ( )

( )Lm4Lm

in4Iiei

R1Rg

RRR

RR1Rg

RRR

≅⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

⎦⎣ +⎠⎝⎠⎝

//

//υυυ

+

IR

RinR

για R4>>RI

( ) Im4II4m Rg1RRRRg1 +⎟⎠

⎜⎝ ++ //

−iυ4R

Για gmRI<<1 LmCB RgA +=υ

Για gmRI>>1LCB

RRA +=υgm I

Για να επιτύχουμε μεγάλη απολαβή πρέπει η RI να είναι πολύ μικρή.

IR

χ μ μ γ η βή ρ η I μ ρή

Page 27: ΒΒασικέςασικές ττοπολογίεςοπολογίες ...cgi.di.uoa.gr/~arapogia/ile7.pdf · 2013. 4. 22. · ib=3.71μa i i a i i a e b c b μ μ 66 245 65 241 =

Αντίσταση εξόδου

Παρατηρούμε ότι η αντίσταση εξόδου είναι η ίδια με του ενισχυτή κοινού

oυ+

−LRoutR

είναι η ίδια με του ενισχυτή κοινού εκπομπού με αντίσταση εκφυλισμού.

+

IR

RinR

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

+=βrR

R1rR tho

CBout

−iυ4R

⎠⎝ + πrRth

CB

xi

( )( )thmoCBout RrgrR //1 π+≅

xυ+

CBoutR

Μεγάλη αντίσταση εξόδου.

thR

Page 28: ΒΒασικέςασικές ττοπολογίεςοπολογίες ...cgi.di.uoa.gr/~arapogia/ile7.pdf · 2013. 4. 22. · ib=3.71μa i i a i i a e b c b μ μ 66 245 65 241 =

Απολαβή ρεύματος

Απολαβή ρεύματος μεταξύ Εκπομπού και Συλλέκτη

i+

R

li

1aiiAe

lCBit +≅==oυ

−LR

IR iei

Ολική απολαβή ρεύματος

Riii ⎞⎛⎟⎞

⎜⎛

+

−iυR

για R>>Rin1ARR

RAii

ii

iiA it

init

e

e

llCBi =≅

+=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛==

Συμπερασματικά, ο ενισχυτής κοινής βάσης χρησιμοποιείται ωςαπομονωτής ρεύματος, ο οποίος δέχεται ρεύμα σε χαμηλή αντίστασηεισόδου (re) και παρέχει στον συλλέκτη περίπου το ίδιο ρεύμα σε πολύυψηλή αντίσταση εξόδου (ιδανική πηγή ρεύματος)υψηλή αντίσταση εξόδου (ιδανική πηγή ρεύματος).

Ο ενισχυτής κοινής βάσης πλεονεκτεί στις υψηλές συχνότητες.

Page 29: ΒΒασικέςασικές ττοπολογίεςοπολογίες ...cgi.di.uoa.gr/~arapogia/ile7.pdf · 2013. 4. 22. · ib=3.71μa i i a i i a e b c b μ μ 66 245 65 241 =

Παράδειγμα 1: Να υπολογιστεί η ολική λ βή άαπολαβή τάσης.

Δίνονται: β=100, ΙC=245μΑ, VCE=3.64V, gm=9.8mS, rπ=10.2kΩ.Υ θέ λ ί όΥποθέτουμε λειτουργία στην ενεργό περιοχή και συνθήκες μικρού σήματος.

( ) ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛++

= 4Lm

RRR

RRg1RgA//υ ( ) ⎠⎝ ++ 4II4m RRRRg1 //

k71RRk18RRRk2Rk13R //// ΩΩΩΩ

78

k71RRk18RRRk2Rk13R I473LI4

,

,//,//,,

υ ≈⇒

=≈===

Α

ΩΩΩΩ

Page 30: ΒΒασικέςασικές ττοπολογίεςοπολογίες ...cgi.di.uoa.gr/~arapogia/ile7.pdf · 2013. 4. 22. · ib=3.71μa i i a i i a e b c b μ μ 66 245 65 241 =

Ενισχυτής κοινού Συλλέκτη ή Ακολουθητής Εκπομπού

Γείωση ACΓείωση ACΕίσοδος

Έξοδος

Φόρτος

Πηγή σήματος

74L

R//RRR//RR

==

21B R//RR =

Page 31: ΒΒασικέςασικές ττοπολογίεςοπολογίες ...cgi.di.uoa.gr/~arapogia/ile7.pdf · 2013. 4. 22. · ib=3.71μa i i a i i a e b c b μ μ 66 245 65 241 =

Απολαβή τάσης

i+

−bυ

+

πr iβ

i)1( +β

LR oυ+

για β>>1( ) LoCC R1A +==

βυ LmCC RgA ≅( ) Lb

t R1rA

++==

βυ πυ

Lmt Rg1A

+≅υ

1A1Rg CCtLm ≅⇒>> υΓια

Page 32: ΒΒασικέςασικές ττοπολογίεςοπολογίες ...cgi.di.uoa.gr/~arapogia/ile7.pdf · 2013. 4. 22. · ib=3.71μa i i a i i a e b c b μ μ 66 245 65 241 =

Αντίσταση εισόδου και ολική απολαβή τάσης

+

bυ πr iβ

i

LR oυ+

i)1( +β

⎞⎛⎞⎛⎞⎛

( ) LbCC

in R1ri

R ++== βυπ ⎟⎟

⎞⎜⎜⎝

⎛=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛==

i

bt

i

b

b

o

i

oCC AA υυ υυ

υυ

υυ

υυ

Μεγάλη αντίσταση εισόδου.( )⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡=

⎠⎝⎠⎝⎠⎝

CC

CCinBCC

t R//RRR//RAυ ( )⎥⎦⎢

⎣ + CCinBI

t R//RRυ

Page 33: ΒΒασικέςασικές ττοπολογίεςοπολογίες ...cgi.di.uoa.gr/~arapogia/ile7.pdf · 2013. 4. 22. · ib=3.71μa i i a i i a e b c b μ μ 66 245 65 241 =

Αντίσταση εξόδου

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−−=−−=

υβυβRR

iii xxx ⎟

⎠⎜⎝ ++ ππ rRrR thth

x

RrrR +1

R1

r1rRR ththCC

out ++

+=

++

≅βββ

ππ

i

11

1 ++≅

++=

ββththCC

outRRaR

πr iβthR

Μικρή αντίσταση εξόδου

11 ++ ββ mm ggxυ

+

xi

Μικρή αντίσταση εξόδου.

BIth R//RR =

Page 34: ΒΒασικέςασικές ττοπολογίεςοπολογίες ...cgi.di.uoa.gr/~arapogia/ile7.pdf · 2013. 4. 22. · ib=3.71μa i i a i i a e b c b μ μ 66 245 65 241 =

Απολαβή ρεύματος

i

1iiA 1CC

it +== βthR

πr iβ+

−thυ

eυ i

LR

lie

Σ ά ή ύ λλέ ίΣυμπερασματικά, ο ενισχυτής κοινού συλλέκτη χρησιμοποιείται ωςαπομονωτής τάσης (συνήθως στη βαθμίδα εξόδου ενισχυτή πολλώνβαθμίδων). Επιτυγχάνει προσαρμογή αντιστάσεων όταν πρέπει ναοδηγηθεί φόρτος χαμηλής αντίστασης από ενισχυτή υψηλήςηγη φ ρ ς χ μη ής ης χ ή ψη ήςαντίστασης εξόδου.

Page 35: ΒΒασικέςασικές ττοπολογίεςοπολογίες ...cgi.di.uoa.gr/~arapogia/ile7.pdf · 2013. 4. 22. · ib=3.71μa i i a i i a e b c b μ μ 66 245 65 241 =

Παράδειγμα 1: Να υπολογιστεί η ολική απολαβή τάσης.Δίνονται: β=100, ΙC=245μΑ, VCE=3.64V, gm=9.8mS, rπ=10.2kΩ.Υποθέτουμε λειτουργία στην ενεργό περιοχή και συνθήκες μικρού σήματος.

⎤⎡ CCRR //( )⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡+

= CCinBI

CCinB

t RRRRRAA//

//υυ

RR

( ) Ω171R1rR Μβ =++=

Ωk35,104RRRRR//RR

21

2121B =

+⋅

==

( ) Ω17,1R1rR Lin Μβπ =++=

kΩ5,11RRRRR//RR74

7474L =

+⋅

== 970A ,≈υ74

990Rg1RgA

Lm

Lmt ,≈

+≅υ

υ

kΩ104RRRRR//R

inB

inBin ≈

+⋅

Page 36: ΒΒασικέςασικές ττοπολογίεςοπολογίες ...cgi.di.uoa.gr/~arapogia/ile7.pdf · 2013. 4. 22. · ib=3.71μa i i a i i a e b c b μ μ 66 245 65 241 =

Παράδειγμα 2: Να υπολογιστεί η αντίσταση εξόδουαντίσταση εξόδου.Δίνονται: β=100, ΙC=245μΑ, VCE=3.64V, gm=9.8mS, rπ=10.2kΩ, ro=219kΩ .Υποθέτουμε λειτουργία στην ενεργόΥποθέτουμε λειτουργία στην ενεργό περιοχή και συνθήκες μικρού σήματος.

1R

g1R th

mout +

+≅β 1gm +β

Ωk35,104R//RR 21B ==

Ωk92,1R//RR BIth ==

Ω121Rout ≅⇒

Page 37: ΒΒασικέςασικές ττοπολογίεςοπολογίες ...cgi.di.uoa.gr/~arapogia/ile7.pdf · 2013. 4. 22. · ib=3.71μa i i a i i a e b c b μ μ 66 245 65 241 =

Σύγκριση των ενισχυτών με διπολικά τρανζίστορ

Απολαβή τάσης

Αντίσταση εισόδου

Αντίσταση εξόδου

Α λ βήΑπολαβή ρεύματος

Page 38: ΒΒασικέςασικές ττοπολογίεςοπολογίες ...cgi.di.uoa.gr/~arapogia/ile7.pdf · 2013. 4. 22. · ib=3.71μa i i a i i a e b c b μ μ 66 245 65 241 =

Άσκηση 1: Για το κύκλωμα του σχήματος υπολογίστε την ολική απολαβή τάσης στις ενδιάμεσες συχνότητες.Δί δύ ζί β 100 1kΩ θώ ί R 1kΩΔίνονται: και για τα δύο τρανζίστορ β=100, rπ=1kΩ και ro= , καθώς επίσης RΕ1=1kΩ, RC1=10kΩ, RE2=100Ω, RC2=RL=3kΩ και CC= CE .

πrSυ πmg υ 2CR LR↑

Cυ↓

Πυ

Πr1CR Cmg υ↓

1ER

rg1)rR(g

)RR(g

1CmC

L2CCmL

ππ

υυυ

υυ

+

−=

−=

)Rrrg11(R)g

r( 1E

m1EmS

π

πππ

π

ππ υυυυυ +

+=++=

]r)rR(g)][RR(g[ π υυ

⇒−−==⇒

⋅++

−−=

]r)rR(g)][RR(g[

]R)rg1(r

)rR(g)][RR(g[

L

1Em1CmL2CmL

π

ππ

ππ

υΑ

υυ s

AAA ⋅=⇒++

==⇒ ]R)rg1(r

)rR(g)][RR(g[1Em

1CmL2Cmππ

πυΑ

s21 AAA ⋅=

Page 39: ΒΒασικέςασικές ττοπολογίεςοπολογίες ...cgi.di.uoa.gr/~arapogia/ile7.pdf · 2013. 4. 22. · ib=3.71μa i i a i i a e b c b μ μ 66 245 65 241 =

Άσκηση 2: Η συνδεσμολογία δύο τρανζίστορ με τη μορφή που φαίνεται στο σχήμα (a)είναι γνωστή ως ζεύγος Darlington.Για το κύκλωμα του σχήματος (b) θεωρήστε ότι το Q2 είναι πολωμένο με IE=5mA και ότι Rsig=100kΩ, RΕ=1kΩ και β1=β2=100. Υπολογίστε τα Rin, AV και Rout.

Page 40: ΒΒασικέςασικές ττοπολογίεςοπολογίες ...cgi.di.uoa.gr/~arapogia/ile7.pdf · 2013. 4. 22. · ib=3.71μa i i a i i a e b c b μ μ 66 245 65 241 =

Άσκηση 3: Ο ενισχυτής ΚΕ έχει απολαβή τάσης 20, χωρίς εξωτερικό φόρτο. Υπολογίστε την απολαβή τάσης του ενισχυτή ΚΕ: α) Όταν οδηγεί ένα μεγάφωνο με αντίσταση 8Ωα) Όταν οδηγεί ένα μεγάφωνο με αντίσταση 8Ω.β) Όταν παρεμβάλλεται ενισχυτής ΚΣ μεταξύ του ενισχυτή ΚΕ και του μεγαφώνου.Δίνονται: β=100, VΑ=∞ και Ι1=5mA (ιδανική πηγή ρεύματος).

VCC VCC

RC=1kΩ RC=1kΩQ2

QQ

C1

C1

Q1Q1

VinVinRsp Rsp

R

I1

Rin

Page 41: ΒΒασικέςασικές ττοπολογίεςοπολογίες ...cgi.di.uoa.gr/~arapogia/ile7.pdf · 2013. 4. 22. · ib=3.71μa i i a i i a e b c b μ μ 66 245 65 241 =

Άσκηση 4: Ο ενισχυτής του σχήματος αποτελείται από δύο ταυτόσημους ενισχυτέςκοινού εκπομπού συνδεδεμένους σε σειρά. Παρατηρήστε ότι η αντίσταση εισόδου τηςδ ύ β θ ίδ R ί ί ό ώ β θ ίδ Δίδεύτερης βαθμίδας, Rin2 , είναι η αντίσταση φόρτου της πρώτης βαθμίδας. Δίνονται:Vcc=15V, R1=100kΩ, R2=47kΩ, RE=3.9kΩ, RC=6.8kΩ και β=100.α) Υπολογίστε το σημείο ηρεμίας και για τα δύο τρανζίστορ.β) Σχεδιάστε το ισοδύναμο μικρού σήματος όλου του ενισχυτή και υπολογίστε τις τιμέςβ) χ μ μ ρ ήμ ς χ ή γ ς μ ςτων στοιχείων του.γ) Βρείτε τα Rin1 και υb1/ υs για Rs=5kΩ.δ) Βρείτε τα Rin2 και υb2/ υb1 .) Γ R 2kΩ β ί /ε) Για RL=2kΩ, βρείτε το υο/ υb2.στ) Βρείτε τη συνολική ενίσχυση τάσης υο/ υs.

SR

Page 42: ΒΒασικέςασικές ττοπολογίεςοπολογίες ...cgi.di.uoa.gr/~arapogia/ile7.pdf · 2013. 4. 22. · ib=3.71μa i i a i i a e b c b μ μ 66 245 65 241 =

ΆσκησηΆσκηση 55: Για το κύκλωμα ακολουθητή εκπομπού με bootstrapping τουσχήματος υπολογίστε:α) Τα I g r και r για β=100α) Τα IE, gm, re και rπ για β=100.β) Σχεδιάστε το ισοδύναμο μικρού σήματος χρησιμοποιώντας το π-υβριδικόμοντέλο του τρανζίστορ (για rο =∞).Υπολογίστε την αντίσταση εισόδου R και την απολαβή τάσης υ / υ τουΥπολογίστε την αντίσταση εισόδου, Rin, και την απολαβή τάσης, υο/ υsig, τουκυκλώματος.γ) Επαναλάβετε το ερώτημα (β) χωρίς τον πυκνωτή CB. Συγκρίνετε τααποτελέσματα με αυτά του (β).αποτελέσματα με αυτά του (β).