Home >Documents >2. REGIMUL DINAMIC AL COMPONENTELOR ELECTRONICE DIN ... · PDF file denumit şi amplificare...

2. REGIMUL DINAMIC AL COMPONENTELOR ELECTRONICE DIN ... · PDF file denumit şi amplificare...

Date post:09-Feb-2020
Category:
View:8 times
Download:2 times
Share this document with a friend
Transcript:
  • 2.1

    Fig. 2.1 Circuitul echivalent natural al tranzistorului de tip pnp în conexiunea BC

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

    2.1. SCHEME ECHIVALENTE ALE TRANZISTORULUI BIPOLAR ÎN REGIM DINAMIC

    2.1.1. Circuitul echivalent natural (Giacoletto) În figura 2.1 se prezintă schema circuitului echivalent natural (Giacoletto) pentru un tranzistor de tip pnp în conexiunea BC. Denumirea de natural provine de la faptul că elementele sale se deduc din analiza fenomenelor fizice ce au loc în dispozitiv. Se pot distinge cele trei regiuni specifice oricărui tranzistor:

    • Regiunea 1 modelează joncţiunea EB. Aceasta, fiind polarizată direct de tensiunea 'eb

    v , se poate echivala cu rezistenţa eb'

    r (cu o valoare mică, de ordinul sutelor de Ω ),

    în paralel cu capacitatea de difuzie eb'

    C , cu o valoare de ordinul sutelor de pF.

    • Regiunea 2 modelează fenomenul de transport de purtători de sarcină (goluri în acest caz) prin bază, caracterizat de generatorul de curent 'ebm vg ⋅ şi de rezistenţa rce, cu o valoare de ordinul zecilor de Ωk , ce corespunde difuziei de purtători de sarcină de la emitor către colector. De asemenea, apare rezistenţa

    bb' r , ce reprezintă rezistenţa

    extrinsecă (distribuită) a bazei (sau baza inactivă), cu o valoare în jur de Ω100 . Punctul B’, corespunzând regiunii active a bazei, se mai numeşte şi bază efectivă (activă). Din acest motiv toate mărimile se referă la acest punct (apar indicii b’ în loc de b).

    • Regiunea 3 modelează joncţiunea CB. Aceasta, fiind polarizată invers, se poate echivala cu rezistenţa

    cb' r (cu o valoare mare, de ordinul ΩM1 ), în paralel cu

    capacitatea de barieră cb'

    C , cu o valoare de ordinul pF.

    Mărimea gm (panta tranzistorului) este: Tk Ie

    v i

    g C BE

    C m ⋅

    ⋅ =

    ∂ ∂

    = este cea care face legătura între

    regimul static şi cel dinamic.

  • 2.2

    Fig. 2.2 a) Circuit cu reacţie de tensiune b) Schema echivalentă fără reacţie

    a) b)

    Capacităţile Cbe, Cec şi Cbc (specifice capsulei, deci exterioare tranzistorului) s-au reprezentat în figura 2.1 doar pentru completitudinea modelului. Ele au valori foarte mici (sub 5 pF), astfel că nu intervin decât la frecvenţe foarte mari, oricum (mult) mai mari decât cele la care intervin capacităţile interne ale tranzistorului, astfel încât pot fi neglijate, neinfluenţând funcţionarea tranzistorului. Mai trebuie menţionat faptul că parametrii ce caracterizează joncţiunea BE depind de PSF (creşterea IC provoacă micşorarea eb'r şi mărirea eb'C ). Deşi se pot face simplificări ale circuitului echivalent Giacoletto (corespunzător diferitelor domenii de frecvenţă ale semnalului procesat, în sensul că se pot neglija impedanţele de valoare mare în domeniul respectiv), acesta rămâne suficient de complicat pentru a fi utilizat comod în calcule; de asemenea, este dificilă determinarea (măsurarea) parametrilor ce intervin în schemă.

    2.1.2. Teorema lui Miller şi duala sa Teorema (echivalarea) lui Miller permite evaluarea efectului impedanţei Z conectată între nodurile 1 şi 2 ale circuitului din figura 2.2a, atunci când se cunoaşte amplificarea în tensiune

    relativă la nodurile respective, anume == 1

    2 U V

    V A constantă şi independentă de Z.

    Corespunzător circuitului din figura 2.2a se pot scrie relaţiile:

    ( )

    ( ) ⎪ ⎪ ⎪

    ⎪ ⎪ ⎪

    ⋅ −⋅

    = ⎟⎟ ⎠

    ⎞ ⎜⎜ ⎝

    ⎛ −⋅

    = ⎟⎟ ⎠

    ⎞ ⎜⎜ ⎝

    ⎛ −⋅

    = −

    =

    −⋅ =

    ⎟⎟ ⎠

    ⎞ ⎜⎜ ⎝

    ⎛ −⋅

    = −

    =

    U

    U2U 2

    2

    1 2

    12 2

    U11

    2 1

    21 1

    AZ 1AV

    Z A 11V

    Z V V1V

    Z VV

    I

    Z A1V

    Z V V1V

    Z VVI

    (2.1)

    Pentru circuitul din figura 2.2b:

    ⎪ ⎪ ⎩

    ⎪⎪ ⎨

    =

    =

    2

    2 2

    1

    1 1

    Z VI

    Z VI

    (2.2)

    Circuitul din figura 2.2b este echivalent cu cel din figura 2.2a dacă se conservă amplificarea în tensiune AU, iar impedanţele Z1 şi Z2 sunt parcurse de aceeaşi curenţi ca şi impedanţa Z, adică cele două circuite produc aceeaşi încărcare asupra intrării, V1, respectiv ieşirii V2. Cu aceste observaţii, egalând curenţii corespunzători din (2.1) şi (2.2), se obţin relaţiile de echivalare:

  • 2.3

    Fig. 2.3 a) Circuit practic cu reacţie de tensiune b) Schema echivalentă în c.a. c) Schema echivalentă fără reacţie

    a) b) c)

    ⎪ ⎪ ⎩

    ⎪⎪ ⎨

    − ⋅

    =

    − =

    1A AZ

    Z

    A1 ZZ

    U

    U 2

    U 1

    (2.3)

    După cum se poate observa analizând schemele din figura 2.2, echivalarea Miller transformă schema cu reacţie de tip paralel (reacţie de tensiune) într-una fără reacţie, avantajul evident fiind simplificarea considerabilă a calculelor. Se face precizarea că echivalarea Miller este posibilă numai dacă se poate determina (sau, cel puţin, estima) AU pe schema iniţială (figura 2.2a).

    În figura 2.3 se prezintă modul de aplicare a teoremei pentru un etaj EC cu baza polarizată prin rezistenţa RB, de valoare mare, care realizează concomitent şi o reacţie (negativă) de tensiune. Într-o primă aproximaţie se consideră că RB nu afectează amplificarea în tensiune, astfel că se

    estimează Cm 1

    2 U RgV

    V A −== (rezultă 1A U >> ). În următoarea aproximaţie se recalculează

    AU pe schema obţinută cu ajutorul echivalării Miller (figura 2.3c), iar apoi se recalculează

    rezistenţele U

    B 1 A1

    RR −

    = şi B U

    U 2 R1A

    AR ⋅ −

    = . Procedeul poate continua până când procesul

    de calcul devine staţionar (evident, în limitele unei precizii impuse). Rezistenţa de intrare a tranzistorului se va modifica datorită apariţiei în paralel pe intrare a

    rezistenţei U

    B 1 A1

    RR −

    = .

    Teorma duală se referă la scheme cu reacţie de tip serie (reacţie de curent), figura 2.4. Se consideră circuitul din figura 2.4a şi nodurile 1, 2 şi 3, între nodul 3 şi nodul de referinţă fiind conectată impedanţa de reacţie Z (comună buclelor de intrare şi de ieşire). Se presupune

    cunoscută amplificarea în curent, 1

    2 I I

    I A = .

    Circuitul din figura 2.4b este echivalent cu cel din figura 2.4a dacă se conservă amplificarea în curent AI şi impedanţele Z1 şi Z2 sunt parcurse respectiv de curenţii I1 şi I2, adică există echivalenţa din punctul de vedere al teoremei a doua a lui Kirchoff aplicată ochiurilor parcurse de I1 şi I2 .

  • 2.4

    Fig. 2.4 a) Circuit practic cu reacţie de curent b) Schema echivalentă fără reacţie

    a) b)

    Fig. 2.5 a) Circuit practic cu reacţie de curent b) Schema echivalentă în c.a. c) Schema echivalentă fără reacţie

    a) b) c)

    Corespunzător circuitului din figura 2.4a se pot scrie relaţiile ( ) ( )⎩

    ⎨ ⎧

    ⋅++= ⋅++=

    ZIIVV ZIIVV

    21232

    21131 (2.4)

    iar pentru circuitul din figura 2.4b :

    ⎩ ⎨ ⎧

    ⋅+= ⋅+=

    22232

    11131

    ZIVV ZIVV

    (2.5)

    Rezultă relaţiile de echivalare :

    ( ) ( )

    ( ) ⎪ ⎪ ⎩

    ⎪⎪ ⎨

    + ⋅=

    + ⋅=⇔⋅=⋅+

    +⋅= +

    ⋅=⇔⋅=⋅+

    I

    I

    2

    21 22221

    I 1

    21 11121

    A A1Z

    I IIZZZIZII

    A1Z I

    IIZZZIZII (2.6)

    Un exemplu de aplicare acestei teoreme apare în cazul unui etaj cu sarcina distribuită (RE nedecuplată în c.a.), figura 2.5a. Dacă I1 este curentul de bază şi I2 curentul de colector, atunci rezultă relaţia: β=⇔β= I12 AII (s-a neglijat rce şi cb'r ).

    Rezultă că rezistenţele adăugate prin aplicarea echivalării Miller sunt:

  • 2.5

    Fig. 2.6 Circuitul echivalent natural al tranzistorului de tip pnp în conexiunea EC

    Fig. 2.7 Echivalarea Miller a circuitului echivalent natural al tranzistorului de tip pnp în conexiunea EC

    ( )

    EE2

    E1

    R1RR

    1RR

    ≈ β β+

    ⋅=

    β+⋅=

    Pe schema din figura 2.5c sunt evidente relaţiile: ( )

    ( ) E C

    1E

    C

    1

    2 U

    1C2C2

    1E1

    R R

    R1 R

    V V

    A IRIRV

    I1RV −≅

    ⋅β+ ⋅β

    −==⇒ ⎭ ⎬ ⎫

    ⋅β⋅−=⋅−= ⋅β+⋅≅

    >>β

    Se mai poate observa că prezenţa rezistenţei RE măreşte considerabil impedanţa de intrare a etajului (datorită multiplicării ei cu ( )1+β prin efectul Miller). În figura 2.6 este reprezentat circuitul natural al tranzistorului de tip pnp, redesenat în conexiunea EC. Nu s-au mai figurat capacităţile externe Cbe, Cec şi Cbc. Se observă că între intrare (B’) şi ieşire (C) es

Click here to load reader

Reader Image
Embed Size (px)
Recommended