Capitolul 4 Amplificatoare cu tranzistoare

32
Ovidiu Gabriel Avădănei, Florin Mihai Tufescu, Electronică - Probleme 59 Capitolul 4 Amplificatoare cu tranzistoare 41. În montajul din fig. 41 se prezintă un etaj de amplificare în montaj bază comună realizat cu un tranzistor cu siliciu având parametrii: V BE = 0,6V, I CB0 = 0, 1 h b 21 , h 11b = 30Ω, h 12b = 0, 1/h 22b = 0 . V CC = 24V, V EE = 6, R S = 4KΩ, R E = 6KΩ, R C = 12KΩ, iar valorile reactanţelor din circuit se pot neglija la frecvenţa de lucru. Să se determine: a) Punctul static de funcţionare al tranzistorului. b) Schema echivalentă de semnal mic a amplificatorului c) Coeficientul de amplificare în tensiune. Fig. 41 Rezolvare a) În curent continuu tot ceea ce este în stânga condensatorului C 1 şi în dreapta condensatorului C 2 dispare. Pentru circuitul care rămâne se pot scrie relaţiile: E E BE EE R I V V C C CB CC R I V V Din prima relaţie obţinem mA 9 , 0 R V V I E BE EE E

Transcript of Capitolul 4 Amplificatoare cu tranzistoare

Ovidiu Gabriel Avădănei, Florin Mihai Tufescu, Electronică - Probleme

59

Capitolul 4

Amplificatoare cu tranzistoare

41. În montajul din fig. 41 se prezintă un etaj de amplificare în

montaj bază comună realizat cu un tranzistor cu siliciu având parametrii:

VBE = 0,6V, ICB0 = 0, 1h b21 , h11b = 30Ω, h12b = 0, 1/h22b = 0 . VCC =

24V, VEE = 6, RS = 4KΩ, RE = 6KΩ, RC = 12KΩ, iar valorile

reactanţelor din circuit se pot neglija la frecvenţa de lucru.

Să se determine:

a) Punctul static de funcţionare al tranzistorului.

b) Schema echivalentă de semnal mic a amplificatorului

c) Coeficientul de amplificare în tensiune.

Fig. 41

Rezolvare

a) În curent continuu tot ceea ce este în stânga condensatorului C1 şi în

dreapta condensatorului C2 dispare. Pentru circuitul care rămâne se pot

scrie relaţiile:

EEBEEE RIVV

CCCBCC RIVV

Din prima relaţie obţinem

mA9,0R

VVI

E

BEEEE

Capitolul 4 Amplificatoare cu tranzistoare

60

Întrucât 1 vom avea mA9,0II EC ,

iar V2,13RIVV CCCCCB

b) Folosind modelul parametrilor hibrizi h pentru un tranzistor bipolar în

montaj bază comună se obţine următoarea schemă echivalentă de semnal

mic:

Fig. 41R

S-a ţinut cont de faptul că reactanţele condensatoarelor sunt zero şi s-a

aplicat teorema Thevenin între emitor şi bază, înlocuind tot ce este în

stânga acestor puncte cu o sursă de tensiune echivalentă VEE şi o

rezistenţă echivalentă REE, unde:

K4,2RR

RRR

ES

ESEE

V6,3RR

RVV

ES

E1EE

c) Coeficientul de amplificare în tensiune este:

12U V/VA .

Întrucât 1/h22b = 0 avem:

C12 RiV

iar

Ovidiu Gabriel Avădănei, Florin Mihai Tufescu, Electronică - Probleme

61

ES

E1b11EE1EE

RR

RV)hR(iV

De unde se obţine:

E

ESb11EE11

R

RR)hR(iV

Împărţind V2 la V1 rezultă:

96,2)RR)(hR(

RRA

ESb11EE

ECU

42. În amplificatorul din fig. 42 se cunosc: VCC = 20V, RC =

10KΩ, RB = 1MΩ, RS = 30 KΩ, β = 49, VBE = 0,6V, R=10 KΩ, h11=

1KΩ, h12 = 0, 1/h22=100 KΩ. La frecvenţa medie de lucru a

amplificatorului reactanţele tuturor condensatoarelor pot fi neglijate.

Să se determine:

a) Punctul static de funcţionare

b) Schema echivalentă generală de semnal mic

c) Coeficientul de amplificare în tensiune la frecvenţe medii

Fig. 42

Rezolvare

a) În curent continuu tot ce este în stânga condensatorului C1 şi în dreapta

lui C2 dispare. Prin urmare în curent continuu avem doar două ochiuri de

circuit pentru care scriem legile lui Kirchhoff:

Capitolul 4 Amplificatoare cu tranzistoare

62

A4,19R

VVIVRIV

B

BECCBBEBBCC

mA95,0II BC

V5,10RIVV CCCCCE

b)

Fig. 42R

c) La frecvenţe medii toate condensatoarele din fig. 42R se neglijează. În

aceste condiţii se observă că la circuitul de ieşire avem trei rezistenţe în

paralel care pot fi înlocuite cu o rezistenţă echivalentă RP:

K76,4h/Rh/RRR

h/1RRR

22C22C

22CP

Pb2 RiV

)hR(iV 11Sb1

52,7hR

RA

11S

PU

43. În amplificatorul cu tranzistor bipolar din fig. 43, tranzistorul

cu siliciu are parametrii: β = 100, VBE = 0,6V, h11 = 5 KΩ, h12= 0, 1/h22 =

100 KΩ. În plus se cunosc: VCC = 12V, RC = 1KΩ, RE=0,25 KΩ, RB1 = 10

KΩ, RB2 = 60KΩ, R=10 KΩ, iar toate condensatoarele se pot neglija la

frecvenţa medie de lucru a amplificatorului.

Să se determine:

Ovidiu Gabriel Avădănei, Florin Mihai Tufescu, Electronică - Probleme

63

a) Punctul static de funcţionare;

b) Schema echivalentă generală de semnal mic;

c) Coeficienul de amplificare în tensiune la frecvenţe medii;

d) Coeficientul de amplificare în curent definit sub forma: bci i/iA la

frecvenţe medii.

Fig. 43

Rezolvare

a) Punctul static de funcţionare se va determina similar ca la problema 28.

mA3,3IC , V9VCE

b) Datorită condensatorului CE care în current alternativ scurtcircuitează

RE emitorul tranzistorului va fi pus la masă.

Fig. 43R

Capitolul 4 Amplificatoare cu tranzistoare

64

Rezistenţa

K57,8RR

RRR

2B1B

2B1BBB

c) La frecvenţe medii toate condensatoarele se vor putea neglija, iar atunci

în cirvuitul de intrare vom mai avea doar o susă de tensiune şi două

rezistenţe în paralel, iar la ieşire vom avea trei rezistenţe în paralel şi o

sursă de curent. În consecinţă vom putea scrie tensiunea la ieşire sub

forma:

Pb2 RiV

unde

K9,0h/Rh/RRR

h/1RRR

22C22C

22CP

iar tensiunea la intrare poate fi scrisă sub forma:

11b1 hiV

În consecinţă vom avea: 18h

RA

11

PU

d) Pentru a afla coeficientul de amplificare în curent vom aplica teorema

Thevenin pentru a înlocui sursa de curent din circuitul de ieşire şi

impedanţa 1/h22 cu o sursă de tensiune echivalentă UAB şi o rezistenţă

echivalentă RAB. În plus vom înlocui rezistenţele RC şi R cu o rezistenţă

echivalentă RP1 şi vom obţine următoarea schemă echivalentă:

Fig. 43R2

Ovidiu Gabriel Avădănei, Florin Mihai Tufescu, Electronică - Probleme

65

În fig. precedentă avem:

22bAB h/iV , 22AB h/1R ,

iar

K909,0RR

RRR

C

C1P

Iar din legea a doua a lui Kirchhoff în ochiul din stânga obţinem:

1PAB

ABc

RR

Vi

De unde rezultă: 99)Rh1(

A1P22

i

44. Considerăm amplificatorul din fig. 45 pentru care se cunosc:

VCC = 24V, RC = 4KΩ, RE = 0,5 KΩ, RB1 = 30 KΩ, RB2 = 180KΩ, RS =

10KΩ, R=10 KΩ, β = 100, VBE = 0,6V, h11 = 10 KΩ, h12 = 0, 1/h22 = 100

KΩ.

Să se determine:

a) Punctul static de funcţionare,

b) Schema echivalentă generală de semnal mic,

c) Coeficientul de amplificare în curent definit sub forma: Ai = i2 / i1 la

frecvenţe medii.

Fig. 44

Capitolul 4 Amplificatoare cu tranzistoare

66

Rezolvare

a) mA46,1IC , V65,6VCE

b)

Fig. 44R

Unde :

K714,25RR

RRR

2B1B

2B1BBB

c) La frecvenţe medii toate condensatoarele dispar şi vom înlocui

rezistenţele RBB şi h11 cu o rezistenţă echivalentă Ri, iar 1/h22 şi RC cu o

rezistenţă R0.

K2,7hR

hRR

11BB

11BBi

K85,3h/1R

h/RR

11C

22CO

În plus, în aceste condiţii vom aplica teorema Thevenin între punctele A

şi B şi vom obţine schema echivalentă din fig.44R2:

Ovidiu Gabriel Avădănei, Florin Mihai Tufescu, Electronică - Probleme

67

Fig. 44R2

unde ObAB RiV .

Din legile lui Kirchhoff pentru cele două ochiuri obţinem:

O

Ob2

RR

Rii

iS

11

RR

Vi

În plus avem: 11b1 hiV

Din ultimele trei relaţii vom obţine:

)RR(h

)RR(RA

O11

iSOU 47,81

45. Considerăm amplificatorul cu TECJ din fig.45, în care se

cunosc: VDD = 16V, RD = 6KΩ, RS = 2 KΩ, RG = 1MΩ, rd = 10KΩ, R =

10KΩ, IDSS = 9mA, VP = –3V.

Să se determine:

a) Punctul static de funcţionare.

b) Schema echivalentă generală de semnal mic.

c) Factorul de amplificare μ.

d) Coeficientul de amplificare în tensiune la frecvenţe medii.

Capitolul 4 Amplificatoare cu tranzistoare

68

Fig. 45

Rezolvare

a) În curent continuu putem scrie relaţiile relaţiile:

SDDSDDDD RIVRIV

2PGSDSSD )V/V1(II

SSGS RIV

Din relaţiile de mai sus obţinem:

2

PSSDSSD )V/RI1(II

Ecuaţie care are soluţiile:

mA1I 1D şi mA25,2I 2D

Dintre acestea corectă este prima.

Tensiunile pe tranzistor sunt date de relaţiile:

V2VGS , V8RIRIVV SDDDDDDS

Ovidiu Gabriel Avădănei, Florin Mihai Tufescu, Electronică - Probleme

69

b)

Fig. 45R

c) Factorul de amplificare este:

dmrg , unde GS

Dm

V

Ig

Derivând a doua relaţie în raport cu VGS se obţine:

V/mA2V

1

V

V1I2g

PP

GSDSSm

,

20rg dm

unde am ţinut cont că VGS este cel calculat la punctul a.

d) Pentru determinarea coeficientului de amplificare în tensiune la

frecvenţe medii se foloseşte o schemă echivalentă celei din fig. 45 R în

care se neglijează toate condensatoarele şi se înlocuieşte sursa de curent şi

rezistenţa echivalentă a canalului, folosind teorema Thevenin, cu o sursă

de tensiune echivalentă şi o rezistenţă echivalentă.

Fig. 45R2

Capitolul 4 Amplificatoare cu tranzistoare

70

Înlocuind rezistenţele R şi RD cu o rezistenţă echivalentă:

K75,3RR

RRR

D

DP

se obţine: 44,5Rr

RA

pd

p

u

46. Amplificatorul cu TECJ din fig. 46, are ca element activ un

tranzistor cu următorii parametrii: rd = 10KΩ, IDSS = 6mA, VP = –2V.

În plus se cunosc: VDD = 24V, RD = 4KΩ, RS = 2 KΩ, RG1 = 1MΩ, RG2 =

3MΩ, rd = 10KΩ, R= 100 KΩ.

Să se determine

a) Punctul static de funcţionare.

b) Schema echivalentă generală de semnal mic.

c) Coeficientul de amplificare în tensiune la frecvenţe medii.

Fig. 46

Rezolvare

a) În curent continuu schema circuitului din fig.46 devine:

Ovidiu Gabriel Avădănei, Florin Mihai Tufescu, Electronică - Probleme

71

Fig. 46 R

Se pot scrie relaţiile:

)RR(IV 2G1GDD

SDGS1G RIVIR

SDDSDDDD RIVRIV

2PGSDSSD )V/V1(II

Din primele două relaţii se obţine:

SD1G

2G1G

DDGS RIR

RR

VV

Din ultimele două relaţii rezultă ecuaţia de gradul doi:

2

P

SD1G

P2G1G

DDDSSD

V

RIR

V)RR(

V1II

Care admite soluţiile:

mA26,3I 1D şi mA9,4I 2D

Doar prima soluţie este corectă, iar tensiunile vor fi:

V52,0VGS ,

V44,4RIRIVV SDDDDDDS

Capitolul 4 Amplificatoare cu tranzistoare

72

b) Schema echivalentă completă este:

Fig. 46R2

c) Întrucât schema echivalentă de semnal mic este similară cu cea de la

problema precedentă, factorul de amplificare Au se calculează la fel:

V/mA22,2V

1

V

V1Ig

PP

GSDSSm

,

2,22rg dm ,

K85,3RR

RRR

D

DP

17,6Rr

RA

pd

p

u

47. Pentru repetorul cu tranzistor din fig. 47 se cunosc: VCC =

24V, RE = 1,2KΩ, RB1 = 120 KΩ, RB2 = 120KΩ, R = 2,4KΩ, β = 100,

VBE = 0,6V, h11 = 1 KΩ, h12 = 0, 1/h22 = 10 KΩ.

Să se determine:

a) Punctul static de funcţionare.

b) Schema echivalentă generală de semnal mic.

c) Coeficientul de amplificare în tensiune la frecvenţe medii.

d) Impedanţa de intrare şi de ieşire.

Ovidiu Gabriel Avădănei, Florin Mihai Tufescu, Electronică - Probleme

73

Fig. 47

Rezolvare

a) Se realizează o schemă echivalentă de curent continuu similară cu

schema din fig. 28R în care rezistenţa RC este zero.

K60RR

RRR

2B1B

2B1BBB , V12

RR

VRV

2B1B

CC1BBB

EEBEBBBBB RIVRIV

EECECC RIVV

mA15,6IC , V55,16VCE

b)

Fig. 47R

Capitolul 4 Amplificatoare cu tranzistoare

74

c) La frecvenţe medii toate condensatoarele se neglijează, iar sursa de

curent şi impedanţa 1/h22 se înlocuiesc prin teorema Thevenin cu o sursă

echivalentă de tensiune şi o impedanţă echivalentă, obţinând următoarea

schemă echivalentă.

Fig. 47R2

Se inlocuiesc rezistenţele R şi RE cu o rezistenţă echivalentă :

800RR

RRR

E

Ep ,

Notându-se A22 Rh/1 , pentru circuitele de intrare şi de ieşire se pot

scrie relaţiile:

pb211b1 R)ii(hiV

pb2A2Ab21 R)ii(RiRih

pb22 R)ii(V

Din a doua relaţie scoatem i2 :

pA

pbAb21

2RR

RiRihi

Ovidiu Gabriel Avădănei, Florin Mihai Tufescu, Electronică - Probleme

75

Introducând acesta expresie în prima şi a treia relaţie şi făcând raporul se

obţine:

0,987

RR

RRh1Rh

RR

RRh1R

A

pA

pA21

p11

pA

pA21

p

U

d) Impedanţa de intrare Zi este definită prin relaţia:

1

1i

i

VZ ,

unde i1 este curentul prin sursa V1.

iii b1

Introducând i2 din relaţia a patra în prima relaţie se obţine:

p

pA

pbAb21

p11b1 RRR

RiRih)Rh(iV

De unde:

p

pA

pA21

p11

1b

RRR

RRh)Rh(

Vi

În plus se poate scrie relaţia:

BB

1

R

Vi

Din ultimele patru relaţii se obţine:

Capitolul 4 Amplificatoare cu tranzistoare

76

K5,33

R

V

RRR

RRh)Rh(

V

VZ

BB

1

p

pA

pA21

p11

1

1i

Impedanţa de ieşire este: Rp=800Ω.

48. se consideră repetorul pe sursă din fig. 48, în care se cunosc:

VDD = 20V, rd = 10KΩ, IDSS = 9mA, VP = –3V, RD = 3KΩ, RS = 1 KΩ,

RG1 = 0,3MΩ, RG2 = 1,7MΩ, R = 5 KΩ, RSS = 1KΩ, μ = 10.

Să se determine:

a) Punctul static de funcţionare.

b) Schema echivalentă de semnal mic la frecvenţe medii.

c) Coeficientul de amplificare în tensiune la frecvenţe medii.

Fig. 48

Rezolvare

a) Pentru circuitul de curent continuu se pot scrie relaţiile:

)RR(IV 2G1GDD

SDGS1G RIVIR

SDDSDDDD RIVRIV

2PGSDSSD )V/V1(II

Ovidiu Gabriel Avădănei, Florin Mihai Tufescu, Electronică - Probleme

77

Rezolvând acest sistem se obţine:

mA4I 1D , V1VGS , V4VDS

b) La frecvenţe medii condensatoarele se neglijează, iar

K255RR

RRR

2G1G

2G1GG

Fig. 48R

c) Înlocuind rezistenţele R şi RS cu rezistenţa echivalentă:

833RR

RRR

S

SP

P

Pd

g

P22 RRr

VRiV

G

GSS

1G1g R

RR

VRiV

Din ultima relaţie rezultă:

G

GSSg

1R

)RR(VV

Capitolul 4 Amplificatoare cu tranzistoare

78

766,0)RR)(Rr(

RRA

GSSPd

GPU

49. În circuitul din fig. 49 se cunosc: VCC = 20V, RE = 2KΩ, RB1 =

27 KΩ, RB2 = 174KΩ, RC = 14KΩ, R = 10KΩ, β = 200, VBE = 0,6V, h11 =

100 Ω, h12 = 0, 1/h22 = 100 KΩ, RS = 100Ω. La frecvenţe medii toate

condensatoarele se pot neglija.

Să se determine:

a) Punctul static de funcţionare.

b) Schema echivalentă de semnal mic la frecvenţe medii.

c) Coeficientul de amplificare în tensiune la frecvenţe medii.

d) Coeficientul de amplificare în curent la frecvenţe medii.

e) Coeficientul de amplificare în putere la frecvenţe medii.

Fig. 49

Rezolvare

a) A978,0IC , V34,4VCE

b) Se obţine schema chivalentă din fig.49R

Unde

K37,23RR

RRR

2B1B

2B1BBB

Ovidiu Gabriel Avădănei, Florin Mihai Tufescu, Electronică - Probleme

79

Fig. 49R

c) Se notează: A22 Rh/1 , iar rezistenţele R şi RE se inlocuiesc cu :

K66,1RR

RRR

E

Ep

În plus se pot scrie relaţiile:

pb211bB R)ii(hiV

SbB1 R)ii(VV

BBB R/Vi

pb2A2Ab21 R)ii(RiRih

pb22 R)ii(V

Din primele trei relaţii se obţine:

S

BB

pb211b

Sbpb211b1 RR

R)ii(hiRiR)ii(hiV

Din a patra relaţie se află i2 :

Capitolul 4 Amplificatoare cu tranzistoare

80

pA

pbAb21

2RR

RiRihi

Introducând i2 în expresia lui V1 se obţine:

BB

Sp

P

pA

pbAb21

BB

S11PSP11b1

R

RRR

RR

RiRih

R

R)hR(RRhiV

Împărţind V2 la V1 :

9157,0

R

RRRA

R

R)hR(RRh

A1RA

BB

Sp

PS

BB

S11PSP11

Sp

U

Unde pA

pA21

SRR

RRhA

d)

iii b1

Introducând i2 în prima relaţie se obţine:

p

pA

pbAb21

p11bB RRR

RiRih)Rh(iV

De unde :

p

pA

pA21

p11

Bb

RRR

RRh)Rh(

Vi

În plus:

BB

B

R

Vi

Ovidiu Gabriel Avădănei, Florin Mihai Tufescu, Electronică - Probleme

81

pA

pbAb21

pP11bBRR

RiRihR)Rh(iV

Din ultimele trei relaţii rezultă:

BB

p

pA

pA21

p11

b1R

1

RRR

RRh)Rh(

1ii

pA

pA21

pP11RR

RRhR)Rh(

R

RRR

RiRihRi

R/Vi

p

pA

pbAb21

pb

2o

Din raportul celor doi curenţi se determină coeficientul de amplificare în

curent:

ZR

1

Z

1R

RRR

RRhR

A

BB

p

pA

pA21

p

i 2,18

Unde pA

pA21

pP11RR

RRhR)Rh(Z

e) 99,1AAA iUP

De remarcat că amplificarea în tensiune a repetorului este subunitară dar

amplificarea în putere este supraunitară.

50. Se consideră amplificatorul de curent constant din fig. 50 în

care dioda Zener are o tensiune de deschidere la polarizare inversă

Capitolul 4 Amplificatoare cu tranzistoare

82

Uz=6V. Cunoscându-se: EC = 10V, RE1 = 1KΩ, RE2 = 3KΩ, IC1 = 2mA,

IE2 = 2mA, β1 = β2 = 200 şi curentul prin dioda Zener, IZ = 3mA, să se

determine rezistenţele: RC1, RC2 şi RB.

Fig. 50

Rezolvare

K5

I)1(

E

I

ER

2E2

C2

2C

C2C

Tensiunea pe emitorul tranzistorului 2 este:

V4RIEU 2E2EC2E

Iar tensiunea pe baza acestui tranzistor va fi:

V6,4V6,0UU 2E2B

Căderea de tensiune pe RB este:

2BC2BZB UE)II(R

De unde se află:

K8,1

)II(

UER

2BZ

2BCB

Tensiunea pe colectorul primului tranzistor este dată de relaţia:

V4,1UU)II(REU Z2BZ1C1CC1C

Ovidiu Gabriel Avădănei, Florin Mihai Tufescu, Electronică - Probleme

83

De unde:

K72,1

II

UUER

1CZ

Z2BC1C

51. Amplificatorul selectiv din fig.51 este format din tranzistorul

TECJ cu parametrii: = 100, rd = 1KΩ, IDSS = 9mA, VP = –3V, sursa VDD

= 4,5V, rezistenţele RS = 2KΩ, RG = 1MΩ, bobina L=100H, care are şi

rezistenţa RL = 10Ω şi condensatoarele C = 10nF, C1, C2, CS care la

frecvenţe medii se neglijează. Să se determine:

a) Punctul static de funcţionare.

b) Schema echivalentă de semnal mic la frecvenţe medii.

c) Frecvenţa la care amplificarea este maximă.

d) Coeficientul maxim de amplificare în tensiune.

Fig. 51

Rezolvare

a)

SDDSLDDD RIVRIV

2PGSDSSD )V/V1(II

SSGS RIV

Din relaţiile de mai sus se obţine: 2

PSSDSSD )V/RI1(II

Ecuaţie care are soluţiile:

Capitolul 4 Amplificatoare cu tranzistoare

84

mA1I 1D şi mA25,2I 2D

Dintre acestea corectă este prima.

Tensiunile pe tranzistor sunt date de:

V2VGS , V49,2RIRIVV SDLDDDDS

b)

Fig. 51R

c) Impedanţa circuitului oscilant este:

LCCRj1

LjRZ

2L

LP

Tensiunea de ieşire este dată de relaţia:

dp

Pg

OrZ

ZVV

Iar amplificarea dp

PU

rZ

ZA

Amplificarea este maximă la frecvenţa la care impedanţa circuitului

oscilant este maximă deci la rezonanţă. Impedanţa circuitului oscilant

poate fi pusă sub forma:

2L

2222

2L

23

2L

2222

L22

LP

RC)LC1(

)CRCLL(j

RC)LC1(

LCR)LC1(RZ

Punând condiţia de anulare a părţii imaginare se obţine:

Ovidiu Gabriel Avădănei, Florin Mihai Tufescu, Electronică - Probleme

85

MHz57,1CL

CRL

2

1f

2

2L

d) La rezonanţă impedanţa circuitului paralel este:

97320R

LRZ

L

222L

PR

98,98rZ

ZA

dpR

PRMaxU

52. Se consideră circuitul de oscilator cu punte Wien din fig. 52.

Ştiind că cele două transistoare sunt identice, iar rd=10KΩ, Rd=1KΩ,

RG=1MΩ C=100nF, să se determine:

a) Valoarea rezistenţei R pentru care frecvenţa de oscilaţie este de

100KHz

b) Coeficientul de amplificare μ pentru care este satisfăcută condiţia de

amplitudine.

Fig. 52

Rezolvare

a) Amplificarea unui amplificator cu TECJ este :

Od

O0

Zr

ZA

unde ZO este impedanţa de ieşire.

Pentru primul etaj de amplificare impedanţa de ieşire este:

Capitolul 4 Amplificatoare cu tranzistoare

86

KRR

RRZ

DG

DG 9,901

Pentru al doilea etaj de amplificare:

SP ZZZ 02

Coeficientul total de amplificare este:

)Zr)(Zr(

ZZA

2Od1Od

2O1O2

unde C

CP

XR

XRZ

, iar CS XRZ

Coeficientul de reacţie notat cu β este :

SP

P

ZZ

Z

explicitând termenii se obţine:

)XR(jRX3

RX

)jXR/(jRXjXR

)jXR/(RjX2C

2C

C

CCC

CC

Din condiţia de fază φ = 0 rezultă că factorul de reacţie β trebuie să fie

real, de unde:

924,15fC2

1R

b) Având condiţia de fază satisfăcută coeficientul de reacţie va fi: β=1/3.

Condiţia de amplitudine este:

1A

De unde se rezultă că: 3)Zr)(Zr(

ZZ

2Od1Od

2O1O2

Ovidiu Gabriel Avădănei, Florin Mihai Tufescu, Electronică - Probleme

87

Folosind valoarea lui R obţinută la punctul a) rezultă:

06258,0ZP , 987,15ZS

36,8))((3

21

21

OO

OdOd

ZZ

ZrZr

53. În etajul de amplificare din fig. 53 se foloseşte un TECMOS

cu canal indus de tip n, având tensiunea de prag VP = 1V, şi un curent IDS1

= 10mA la o tensiune VGS1 = 5V. Se cunosc de asemenea: rd = 28,5KΩ,

gm = 3,6mA/V, capacităţile de intrare şi de ieşire ale tranzistorului, Ci =

66,75 pF şi respectiv C0 = 23,3 pF, R1 = 400KΩ, RD = 1 KΩ, RS = 80

KΩ, VGS2 = 3V, VDS2 = 9V, VDD = 15V. Condensatoarele C1 şi C2 au rol

de separaţie şi pot fi neglijate în schema echivalentă de semnal mic. Să se

determine:

a) Valorile rezistenţelor R2 şi RS care permit obţinerea punctului de

funcţionare cerut.

b) Schema echivalentă generală de semnal mic a montajului.

c) Expresia coeficientului de amplificare în tensiune a montajului.

d) Banda de frecvenţă a amplificatorului.

Fig. 53

Rezolvare

a) În curent continuu se pot scrie relaţiile:

Capitolul 4 Amplificatoare cu tranzistoare

88

S2D2GSDD

21

2 RIVVRR

R

S2D2DSD2DDD RIVRIV

2

P

2GSDSS2D 1

V

VII

2

P

1GSDSS1D 1

V

VII

Din ultima relaţie se obţine:

mA5,2ImA625,0

1V

V

II 2D2

P

2GS

1DDSS

În aceste condiţii din prima relaţie rezultă:

K4,1I

VIRVR

2D

2DS2DdDDS

Iar din a doua:

M3,0

RIVV

)RIV(RR

S2D2GSDD

S2D2GS12

b) Schema echivalentă este prezentată în fig. 53R1, iar după ce înlocuim

cu ajutorul teoremei Thevenin sursa de curent cu o sursă de tensiune

obţinem schema din fig. 53R2.

Fig. 53R1

Ovidiu Gabriel Avădănei, Florin Mihai Tufescu, Electronică - Probleme

89

21

2112

RR

RRR

Fig. 53R2

c)

g

O

S

g

S

OV

V

V

V

V

V

VA

1Pd

1Pg

ORr

RVV

unde: DO

DCOD1P

RCj1

RXRR

DO

Dd

DO

Dg

O

RCj1

Rr

RCj1

RV

V

dDODd

Dg

OrRCjRr

RVV

Se obţine:

1DO

1

g

O

krCj1

k

V

V

Capitolul 4 Amplificatoare cu tranzistoare

90

unde : Dd

D1

Rr

Rk

2PS

2PSg

RR

RVV

Relaţii în care:

12i

12Ci122P

RCj1

RXRR

Rezultă:

2Si

2

S

g

kRCj1

k

V

V

In care: S12

122

RR

Rk

2Si

2

1DO

1

S

OV

kRCj1

k

krCj1

k

V

VA

)f/jf1)(f/jf1(

AA

21

VmV

şi:

36,2kkrgA 21dmVm

este coeficientul de amplificare la frecvenţe medii

d) banda de frecvenţă este 12 ffB

MHz72,0kRC2

1f

2Si

1

MHz07,7krC2

1f

1dO

2

MHz35,6ffB 12