Ηλεκτρονική

Ενότητα 7: Βασικές τοπολογίες ενισχυτών μιας βαθμίδας με διπολικά τρανζίστορ

Αγγελική Αραπογιάννη Τμήμα Πληροφορικής και Τηλεπικοινωνιών

Περιεχόμενα ενότητας

• • • • Ενισχυτής κοινού εκπομπού, ενισχυτής κοινού εκπομπού με αντίσταση εκφυλισμού, ενισχυτής κοινής βάσης, ενισχυτής κοινού συλλέκτη.

Υπολογισμός των βασικών χαρακτηριστικών των παραπάνω τεσσάρων τοπολογιών: ενίσχυση τάσης, ενίσχυση ρεύματος, αντίσταση εισόδου, αντίσταση εξόδου.

Σύγκριση των επιδόσεων των τεσσάρων τοπολογιών μεταξύ τους. Εφαρμογές-χρήσεις των τεσσάρων τύπων ενισχυτών σύμφωνα με τις επιδόσεις τους.

Ενότητα 7:Βασικές τοπολογίες ενισχυτών μιας βαθμίδας με διπολικά τρανζίστορ 2

Ενισχυτής κοινού Εκπομπού (1από2)

• • • • • • • Πόλωση με δικτύωμα τεσσάρων αντιστάσεων.

Το 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.

Οι χωρητικότητες των πυκνωτών πρέπει να είναι μεγάλες, πράγμα που δεν είναι αποδεκτό στα Ολοκληρωμένα Κυκλώματα.

Ενότητα 7:Βασικές τοπολογίες ενισχυτών μιας βαθμίδας με διπολικά τρανζίστορ 3

Ενισχυτής κοινού Εκπομπού (2από2)

Ενότητα 7:Βασικές τοπολογίες ενισχυτών μιας βαθμίδας με διπολικά τρανζίστορ 4

Βασικά Χαρακτηριστικά Ενισχυτών: Ορισμοί

Απολαβή-Ενίσχυση Τάσης

𝑢 𝑜𝑢𝑡 𝐴 𝑢 ≡ 𝑢 𝑖𝑛

Απολαβή-Ενίσχυση Ρεύματος

𝑖 𝑜𝑢𝑡 𝐴 𝑖 ≡ 𝑖 𝑖𝑛

Αντίσταση Εισόδου

𝑢 𝑖𝑛 R 𝑖𝑛 ≡ 𝑖 𝑖𝑛

Αντίσταση Εξόδου

R out

 

i x

in 

0 x , R L

  Ενότητα 7:Βασικές τοπολογίες ενισχυτών μιας βαθμίδας με διπολικά τρανζίστορ.

5

DC ανάλυση – Υπολογισμός του σημείου λειτουργίας

• • Όλοι οι πυκνωτές του αρχικού κυκλώματος αντικαθίστανται από ανοιχτό κύκλωμα.

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

Ενότητα 7:Βασικές τοπολογίες ενισχυτών μιας βαθμίδας με διπολικά τρανζίστορ 6

AC ανάλυση

• • • • Αντικαθιστούμε τους πυκνωτές από βραχυκύκλωμα και τα πηνία (αν υπάρχουν) από ανοιχτό κύκλωμα.

Αντικαθιστούμε όλες τις ανεξάρτητες πηγές DC τάσης από βραχυκύκλωμα και τις DC πηγές ρεύματος από ανοιχτό κύκλωμα.

Αντικαθιστούμε το τρανζίστορ από το ισοδύναμό του μικρού σήματος.

Αναλύουμε το γραμμικό ισοδύναμο κύκλωμα μικρού σήματος για να υπολογίσουμε τα χαρακτηριστικά του ενισχυτή: απολαβή τάσης, αντίσταση εισόδου, αντίσταση 7

Ισοδύναμο κύκλωμα μικρού σήματος

Ενότητα 7:Βασικές τοπολογίες ενισχυτών μιας βαθμίδας με διπολικά τρανζίστορ 8

Απολαβή τάσης

𝑅

𝐿

= 𝑟

0

∥ 𝑅

𝑐

∥ 𝑅

3

Απολαβή τάσης μεταξύ Βάσης και Συλλέκτη

A



o

  

o b

 

o



be

 

g m R L

Ολική Απολαβή τάσης

𝐴 𝑢 = 𝑢 𝑜 𝑢 𝜄 = 𝑢 𝑜 𝑢 𝑏𝑒 𝑢 𝑏𝑒 𝑢 𝑖 = 𝐴 𝑢𝑜 𝑢 𝑏𝑒 𝑢 𝑖 ⟹ 𝐴 𝑢 = −𝑔 𝑚 𝑅 𝐿 𝑅 1 𝑅 𝐵 ∕∕ 𝑟 π + 𝑅 𝐵 ∕∕ 𝑟 π Ενότητα 7:Βασικές τοπολογίες ενισχυτών μιας βαθμίδας με διπολικά τρανζίστορ.

9

Αντίσταση εισόδου

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

R in

 

x



x



i x



i x

(

R B R B

//

r

 // 

r

 )

R 1

//

R 2

//

r

 Για μεγάλη αντίσταση εισόδου απαιτείται R B >>, σε αντίθεση με τη συνθήκη που θέτει η ανάγκη σταθεροποίησης του σημείου ηρεμίας.

Ενότητα 7:Βασικές τοπολογίες ενισχυτών μιας βαθμίδας με διπολικά τρανζίστορ.

10

Αντίσταση εξόδου

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

•Για να βρούμε την Rout μηδενίζουμε το σήμα εισόδου και εφαρμόζουμε μία τάση δοκιμής στην έξοδο του ενισχυτή.

i x



R out



x R C

 

x i x

  

r o x



R C g m



be

//

r o

 

R C ά

 

be r o



0



R C

11 Ενότητα 7:Βασικές τοπολογίες ενισχυτών μιας βαθμίδας με διπολικά τρανζίστορ.

Απολαβή ρεύματος

Απολαβή ρεύματος μεταξύ Βάσης και Συλλέκτη

𝐴 𝑖𝑡 ≡ 𝑖 𝐿 𝑖 𝑏 = − 𝑔 𝑚 𝑢 𝑏𝑒 𝑖 𝑏 = − 𝑔 𝑚 𝑖 𝑏 𝑟 𝜋 𝑖 𝑏 = −𝑔 𝑚 𝑟 𝜋 = −𝛽

Ολική απολαβή ρεύματος

𝐴 𝑖 ≡ 𝑖 𝐿 𝑖 𝜄 𝑖 𝐿 𝑖 𝑏 = 𝑖 𝑏 𝑖 𝜄 = −𝐴 𝑖𝑡 𝑅 𝐵 𝑅 𝐵 + 𝑟 𝜋 = −𝛽 𝑅 𝐵 𝑅 𝐵 + 𝑟 𝜋 = −𝑔 𝑚 𝑟 𝜋 𝑅 𝐵 𝑅 𝐵 + 𝑟 𝜋 = −𝑔 𝑚 (𝑟 𝜋 ∕∕ 𝑅 𝐵 ) • • • Συμπερασματικά, ο ενισχυτής κοινού εκπομπού παρουσιάζει: Μεγάλη απολαβή ρεύματος και τάσης.

Αρκετά μεγάλη αντίσταση εισόδου και εξόδου.

Εμφανίζει μόνο πρόβλημα στις υψηλές συχνότητες Ενότητα 7:Βασικές τοπολογίες ενισχυτών μιας βαθμίδας με διπολικά τρανζίστορ 12

Παράδειγμα (1 από 2)

Να υπολογιστεί η απολαβή τάσης, η αντίσταση εισόδου και η αντίσταση εξόδου.

Δίνονται: β=65, V A =50V Υποθέσεις: Λειτουργία στην ενεργό περιοχή, V BE =0.7V, συνθήκες λειτουργίας μικρού σήματος.

DC Ανάλυση

R B I B



V BE I B

 3.71



A

 ( β  1)

I B R E

 5

V I I C



E

 65

I B

 66

I B

 241 

A

245 

A

5

V



R C I C



V CE



I E R E

 (  5

V

)  0

V CE

 3.67

V

Ενότητα 7:Βασικές τοπολογίες ενισχυτών μιας βαθμίδας με διπολικά τρανζίστορ.

Πράγματι το κύκλωμα λειτουργεί στην ενεργό περιοχή.

13

Παράδειγμα (2 από 2)

AC ανάλυση

Ισοδύναμο κύκλωμα μικρού σήματος.

g m r

  

I C V T



V T I C r o



V A

  

V CE I C

9 .

64  10  3

S

6 .

64

k

  223

k



R L



r

0

R C R

3

A



o

 

g m R L

 

R I



R B

// 

R B r

 //

r

     

84 R in



R B r

 

6 .

23 k



R out



R C r o



9 .

57 k

 14 Ενότητα 7:Βασικές τοπολογίες ενισχυτών μιας βαθμίδας με διπολικά τρανζίστορ.

Άσκηση 1. (1 από 2)

Στο κύκλωμα του σχήματος η υ sig μηδενικής μέσης τιμής.

είναι ημιτονικό σήμα μικρού πλάτους και α) Βρείτε την R E β) Βρείτε την R C ώστε Ι ώστε V Ε C =1mA. =+5V. γ) Για R L =5kΩ και ro=100kΩ σχεδιάστε το ισοδύναμο κύκλωμα μικρού σήματος του ενισχυτή και υπολογίστε την ολική ενίσχυση τάσης.

Δίνεται β=100

a ) I B R sig



V BE



I E R E



15 V



0



1 I



E



R sig



I E R E



15 V



V BE



R E



15 V



V BE I E



R sig 1

  

( 15



0 .

7 ) V 1 mA



2 .

5 k



101

 

14 .

3 k

 

24 .

7

 

14 .

27 k

 Ενότητα 7:Βασικές τοπολογίες ενισχυτών μιας βαθμίδας με διπολικά τρανζίστορ 15

Άσκηση (2 από 2)



)

 )

V CC



V C



I C R C



R sig B C R C



V CC



I C V C



( 15



5 ) V 1 mA



10 k



U out r

0

R C R L



sig r



g m



be R 0



r 0 R C R L E



out

 

g m



be R 0

 

g m R 0 R sig r

 

r

 

sig



A

 

g m R 0 R sig r

 

r



g m



I V T C

 1

mA

25

mV

 40

mA

/

V r

 

V T I B



25 mV 1 mA



101



2 .

53 k



1 R 0



1 r 0



1 R C



1



1 2 .

53 k

 

1 10 k

 

1 5 k

 

R 0



1 .

44 k

    

40



1 .

44 2 .

53 2 .

53



2 .

5

 

28 .

97

16

Άσκηση 2

Στο κύκλωμα του σχήματος η υsig είναι ημιτονικό σήμα μικρού πλάτους και μηδενικής μέσης τιμής. Σχεδιάστε τον ενισχυτή αυτόν ώστε να λειτουργεί με R sig =10kΩ R L =2kΩ, V CC =9V και να επιτυγχάνει ενίσχυση τάσης Αυ=-8.

Χρησιμοποιείστε Ι Ε =2mA, V BB =1/3V CC και ρεύμα βάσης ίσο με το ένα δέκατο του ρεύματος του διαιρέτη τάσης. Δίνεται β=100 και V A =100V.

Ενότητα 7:Βασικές τοπολογίες ενισχυτών μιας βαθμίδας με διπολικά τρανζίστορ 17

Ενισχυτής κοινού Εκπομπού με αντίσταση εκφυλισμού

Η αντίσταση εκφυλισμού δημιουργεί στο κύκλωμα αρνητική ανασύζευξη. Ενότητα 7:Βασικές τοπολογίες ενισχυτών μιας βαθμίδας με διπολικά τρανζίστορ 18

Απολαβή τάσης

Χρησιμοποιούμε το π-υβριδικό μοντέλο παραλείποντας την r o .

 

b o A



t



ir

 

(

 

i [ r

   

iR L (

   

1 ) iR E 1 ) R E

  

o b

 

r

 

]

   

(

 

R L



1 ) R E

Λαμβάνοντας

r



g m

  

A



t

 

r

 

( g g m m r



r



R L



1 ) R E

 

1



g m R g m L R E

Η αντίσταση R E μειώνει την απολαβή τάσης, αλλά την κάνει λιγότερο ευαίσθητη στις μεταβολές του g m (πιο σταθεροποιημένη). Ενότητα 7:Βασικές τοπολογίες ενισχυτών μιας βαθμίδας με διπολικά τρανζίστορ 19

Αντίσταση εισόδου



b



i [ r

 

(

 

1 ) R E ] R in

   

r



r



i b



r

  (  

1

)

R E

 (

g m r

 (

1



g m



R E

)

1

)

R E

Η αντίσταση R E αυξάνει την αντίσταση εισόδου του ενισχυτή. Ενότητα 7:Βασικές τοπολογίες ενισχυτών μιας βαθμίδας με διπολικά τρανζίστορ 20

Αντίσταση εξόδου

R out



e

  (  

i X



X

 i 

0 1

)

iR E

Ενότητα 7:Βασικές τοπολογίες ενισχυτών μιας βαθμίδας με διπολικά τρανζίστορ

( i (



R th



r

  

e 1 ) R E

 

e



0 )

 

e ( R th



0



r



)

 

e



0 i

 0 

i X

 

i

 0

R out

 

X i X

  21

Αντίσταση εξόδου, αν λάβουμε υπόψη και την ro



x



e

  

i x r

   

R th e

 

r

 (

i



x

//  

R E i

 )

r o i

 

i x R E



R E R th



r

  

e

      

x



r o

  

i x

 

i x R E



R E R th



r

    

i x

 

R th



r

  //

R E



R out

 

x i x



r o

   1 

R E

 

R E R th



r

    για ro  Η αντίσταση R E αυξάνει την αντίσταση εξόδου του ενισχυτή. Ενότητα 7:Βασικές τοπολογίες ενισχυτών μιας βαθμίδας με διπολικά τρανζίστορ 22

Απολαβή ρεύματος

Απολαβή ρεύματος μεταξύ Βάσης και Συλλέκτη

A it



i L i

  

Ολική απολαβή ρεύματος

A i



i i L i



i i L i i i



A it R B R B



R in

  

R B R B



R in

Ενότητα 7:Βασικές τοπολογίες ενισχυτών μιας βαθμίδας με διπολικά τρανζίστορ 23

Ενισχυτής κοινής Βάσης

Ενότητα 7:Βασικές τοπολογίες ενισχυτών μιας βαθμίδας με διπολικά τρανζίστορ

R L



R

3

R

7 24

Απολαβή τάσης

A



CB t

  

0 e

 

g m R L

Δεν έχουμε αναστροφή της τάσης εξόδου.

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

Ενότητα 7:Βασικές τοπολογίες ενισχυτών μιας βαθμίδας με διπολικά τρανζίστορ 25

Αντίσταση εισόδου

R in CB

 

e i i

 

e r

 

g m



e



r



r



g m



1



r

 //   

1 g m

   

1 g m

Η αντίσταση εισόδου είναι μικρή, δεδομένου ότι το g

m

είναι μεγάλο.

Ενότητα 7:Βασικές τοπολογίες ενισχυτών μιας βαθμίδας με διπολικά τρανζίστορ 26

Ολική απολαβή τάσης

A



CB

  

o i

     

o e

       

e i

   

A



t

  

R I



1



g m g



m R L R 4

//

R I

   

R I R 4



R 4



R 4

 //

R 4 R in

//

R in

       

1 g m



R g m L R I

Για g m R I ≪ 1 Για g m R I ≫ ⇒ Α CB 𝑢 = +𝑔 𝑚 𝑅 𝐿 για R 4 >>R I 1 ⇒ Α CB 𝑢 = + 𝑅 𝐿 𝑅 𝐼 Για να επιτύχουμε μεγάλη απολαβή πρέπει η R I μικρή.

να είναι πολύ Ενότητα 7:Βασικές τοπολογίες ενισχυτών μιας βαθμίδας με διπολικά τρανζίστορ.

27

Αντίσταση εξόδου Παρατηρούμε ότι η αντίσταση εξόδου είναι η ίδια με του ενισχυτή κοινού εκπομπού με αντίσταση εκφυλισμού. 𝑅

𝐶𝐵 𝑜𝑢𝑡

≅ 𝑟

𝑜

1 + 𝑔

𝑚

𝑟

𝜋

∥ R

𝑡ℎ

𝑅

𝐶𝐵 𝑜𝑢𝑡

= 𝑟

𝑜

(1 + R 𝛽R

𝑡ℎ 𝑡ℎ

+ 𝑟

𝜋

) Μεγάλη αντίσταση εξόδου.

Ενότητα 7:Βασικές τοπολογίες ενισχυτών μιας βαθμίδας με διπολικά τρανζίστορ 28

Απολαβή ρεύματος

Απολαβή ρεύματος μεταξύ Εκπομπού και Συλλέκτη

A CB it



i e i l



a

 

1

Ολική απολαβή ρεύματος

A i CB



i i l

   

i e i l

     

i e i

   

A it R in R



R



A it



1

Συμπερασματικά, ο ενισχυτής κοινής βάσης χρησιμοποιείται ως απομονωτής ρεύματος, ο οποίος δέχεται ρεύμα σε χαμηλή αντίσταση εισόδου (r εξόδου (ιδανική πηγή ρεύματος).

e ) και παρέχει στον συλλέκτη περίπου το ίδιο ρεύμα σε πολύ υψηλή αντίσταση Ο ενισχυτής κοινής βάσης πλεονεκτεί στις υψηλές συχνότητες.

Ενότητα 7:Βασικές τοπολογίες ενισχυτών μιας βαθμίδας με διπολικά τρανζίστορ 29

Παράδειγμα 1

Να υπολογιστεί η ολική απολαβή τάσης.

Δίνονται: β=100, Ι C =245μΑ, V CE =3.64V, g m =9.8mS, r π =10.2kΩ.

Υποθέτουμε λειτουργία στην ενεργό περιοχή και συνθήκες μικρού σήματος.

A

 

1



g m g



m R L R 4

//

R I

   

R I R 4



R 4

  

R 4



13 k

 ,

R I



2 k

 ,

R L



R 3

//

R 7



18 k

 ,   υ 

8

,

7

Ενότητα 7:Βασικές τοπολογίες ενισχυτών μιας βαθμίδας με διπολικά τρανζίστορ

R 4

//

R I



1

,

7 k

 30

Ενισχυτής κοινού Συλλέκτη ή Ακολουθητής Εκπομπού

Ενότητα 7:Βασικές τοπολογίες ενισχυτών μιας βαθμίδας με διπολικά τρανζίστορ

R L R B

 

R 4 R 1 // // R 7 R 2

31

Απολαβή τάσης

A



CC t

  

o b



r

      

1

 

R L 1



R L A



CC t

 1 

g m R g m L R L

για β  1  

g m R L

 1  Ενότητα 7:Βασικές τοπολογίες ενισχυτών μιας βαθμίδας με διπολικά τρανζίστορ

A



CC t

 1 32

Αντίσταση εισόδου και ολική απολαβή τάσης

R in CC

 

b i



r

    

1



R L

Μεγάλη αντίσταση εισόδου.

A



CC

  

i o

     

o b

       

i b

    

A



CC t

  

R I



R B



R B // A



t

    

b i

  

R in CC // CC R in

    Ενότητα 7:Βασικές τοπολογίες ενισχυτών μιας βαθμίδας με διπολικά τρανζίστορ 33

Αντίσταση εξόδου

i x

 

i

 

i



R th

 

x r

      

R th

 

x r

   

CC R out



R th

   1

r

  

r

  1  

R th

 1

CC R out



a g m

 

R th

 1  1

g m

 

R th

 1

R th



R I // R B

Μικρή αντίσταση εξόδου.

Ενότητα 7:Βασικές τοπολογίες ενισχυτών μιας βαθμίδας με διπολικά τρανζίστορ 34

Απολαβή ρεύματος

A CC it



i 1 i

  

1

Συμπερασματικά, ο ενισχυτής κοινού συλλέκτη χρησιμοποιείται ως απομονωτής τάσης (συνήθως στη βαθμίδα εξόδου ενισχυτή πολλών βαθμίδων). Επιτυγχάνει προσαρμογή αντιστάσεων όταν πρέπει να οδηγηθεί φόρτος χαμηλής αντίστασης από ενισχυτή υψηλής αντίστασης εξόδου.

Ενότητα 7:Βασικές τοπολογίες ενισχυτών μιας βαθμίδας με διπολικά τρανζίστορ 35

Παράδειγμα 1

Να υπολογιστεί η ολική απολαβή τάσης.

Δίνονται: β=100, Ι C =245μΑ, V CE =3.64V, g m =9.8mS, r π =10.2kΩ.

Υποθέτουμε λειτουργία στην ενεργό περιοχή και συνθήκες μικρού σήματος.

A



R B R in R L A



t R

     

A



t r

   

R 1



R 4 R I //

 

// 1 g m



R g m L R L

 

R B



R B

//

R 2



1



R L R in CC

//

R in CC R 1 R 1

     

R 2 R 2



1 , 17



Ω



R 7

 

0

,

99 R 4 R 4

 

R 7 R 7



104 , 35 k



11 , 5 kΩ // R in



R B R B

 

R in R in



104 kΩ

Ενότητα 7:Βασικές τοπολογίες ενισχυτών μιας βαθμίδας με διπολικά τρανζίστορ

A

  0 , 97 36

Παράδειγμα 2

Να υπολογιστεί η αντίσταση εξόδου.

Δίνονται: β=100, Ι C =245μΑ, V CE =3.64V, g m =9.8mS, r π =10.2kΩ, r o =219kΩ .

Υποθέτουμε λειτουργία στην ενεργό περιοχή και συνθήκες μικρού σήματος.

R out



1 g m

 

R th



1 R B



R 1 // R 2



104 , 35 k



R th



R I // R B



1 , 92 k

 

R out



121

 Ενότητα 7:Βασικές τοπολογίες ενισχυτών μιας βαθμίδας με διπολικά τρανζίστορ 37

Σύγκριση των ενισχυτών με διπολικά τρανζίστορ

Ενότητα 7:Βασικές τοπολογίες ενισχυτών μιας βαθμίδας με διπολικά τρανζίστορ 38

Άσκηση 1 (1 από 2)

Για το κύκλωμα του σχήματος υπολογίστε την ολική απολαβή τάσης στις ενδιάμεσες συχνότητες.

Δίνονται: και για τα δύο τρανζίστορ β=100, r π =1kΩ και r o =∞, καθώς επίσης R Ε1 =1kΩ, R C1 =10kΩ, R E2 =100Ω, R C2 =R L =3kΩ και C C = C E →∞.

Ενότητα 7:Βασικές τοπολογίες ενισχυτών μιας βαθμίδας με διπολικά τρανζίστορ 39

Άσκηση 1 (2 από 2)



L



C



S

 

g m



C ( R C 2 R L )

   

g m

  

( R C 1



(

 

r

 

r



g m

 

) ) R E 1

  

( 1



1



g m r



r



R E 1 )



L



[



g m ( R C 2 R L )][



g m ( R C 1 r



) r

 

( 1



r



g m r



) R E 1 ]

  s     

L

s 

[



g m ( R C 2 R L )][



g m ( R C 1 r



) r

 

( 1



r



g m r



) R E 1 ]



A



A 1



A 2

40 Ενότητα 7:Βασικές τοπολογίες ενισχυτών μιας βαθμίδας με διπολικά τρανζίστορ.

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 Q 2 είναι πολωμένο με I E =5mA και ότι R sig =100kΩ, R Ε =1kΩ και β 1 =β 2 =100.

Υπολογίστε τα R in , A V και R out .

Ενότητα 7:Βασικές τοπολογίες ενισχυτών μιας βαθμίδας με διπολικά τρανζίστορ 41

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 8Ω.

β) Όταν παρεμβάλλεται ενισχυτής ΚΣ μεταξύ του ενισχυτή ΚΕ και του μεγάφωνου.

Δίνονται: β=100, V Α =∞ και Ι 1 =5mA (ιδανική πηγή ρεύματος).

Ενότητα 7:Βασικές τοπολογίες ενισχυτών μιας βαθμίδας με διπολικά τρανζίστορ 42

Άσκηση 4

Ο ενισχυτής του σχήματος αποτελείται από δύο ταυτόσημους ενισχυτές κοινού εκπομπού συνδεδεμένους σε σειρά. Παρατηρήστε ότι η αντίσταση εισόδου της δεύτερης βαθμίδας, Rin2 , είναι η αντίσταση φόρτου της πρώτης βαθμίδας. Δίνονται: V cc =15V, R 1 =100kΩ, R 2 =47kΩ, R E =3.9kΩ, R C =6.8kΩ, r o =∞ 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 τιμές των στοιχείων του.

γ) Βρείτε τα R in1 δ) Βρείτε τα R in2 και υ και υ b1 b2 / υ / υ s b1 για R .

s =5kΩ.

ε) Για R L =2kΩ, βρείτε το υ ο / υ b2 .

στ) Βρείτε τη συνολική ενίσχυση τάσης υ ο / υ s .

Ενότητα 7:Βασικές τοπολογίες ενισχυτών μιας βαθμίδας με διπολικά τρανζίστορ 43

Τέλος Ενότητας

Χρηματοδότηση

• • • Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στo πλαίσιo του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα.

Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Πανεπιστήμιο Αθηνών» έχει χρηματοδοτήσει μόνο την αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.

Ενότητα 7:Βασικές τοπολογίες ενισχυτών μιας βαθμίδας με διπολικά τρανζίστορ 45

Σημειώματα

Σημείωμα Ιστορικού Εκδόσεων Έργου

Το παρόν έργο αποτελεί την έκδοση 1.01. Ενότητα 7:Βασικές τοπολογίες ενισχυτών μιας βαθμίδας με διπολικά τρανζίστορ 47

Σημείωμα Αναφοράς

Copyright Εθνικόν και Καποδιστριακόν Πανεπιστήμιον Αθηνών, Αραπογιάννη Αγγελική 2014. «Ηλεκτρονική. Ενότητα 8: Απόκριση κατά Συχνότητα των Ενισχυτών μιας βαθμίδας με διπολικά τρανζίστορ». Έκδοση: 1.0. Αθήνα 2014. Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση: http://opencourses.uoa.gr/courses/DI4/ Ενότητα 7:Βασικές τοπολογίες ενισχυτών μιας βαθμίδας με διπολικά τρανζίστορ 48

Σημείωμα Αδειοδότησης

Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά, Μη Εμπορική Χρήση Παρόμοια Διανομή 4.0 [1] ή μεταγενέστερη, Διεθνής Έκδοση. Εξαιρούνται τα αυτοτελή έργα τρίτων π.χ. φωτογραφίες, διαγράμματα κ.λ.π., τα οποία εμπεριέχονται σε αυτό και τα οποία αναφέρονται μαζί με τους όρους χρήσης τους στο «Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων». [1] http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/ • • • Ως Μη Εμπορική ορίζεται η χρήση: που δεν περιλαμβάνει άμεσο ή έμμεσο οικονομικό όφελος από την χρήση του έργου, για το διανομέα του έργου και αδειοδόχο που δεν περιλαμβάνει οικονομική συναλλαγή ως προϋπόθεση για τη χρήση ή πρόσβαση στο έργο που δεν προσπορίζει στο διανομέα του έργου και αδειοδόχο έμμεσο οικονομικό όφελος (π.χ. διαφημίσεις) από την προβολή του έργου σε διαδικτυακό τόπο Ο δικαιούχος μπορεί να παρέχει στον αδειοδόχο ξεχωριστή άδεια να χρησιμοποιεί το έργο για εμπορική χρήση, εφόσον αυτό του ζητηθεί.

Ενότητα 7:Βασικές τοπολογίες ενισχυτών μιας βαθμίδας με διπολικά τρανζίστορ 49

Διατήρηση Σημειωμάτων

Οποιαδήποτε αναπαραγωγή ή διασκευή του υλικού θα πρέπει να συμπεριλαμβάνει:  το Σημείωμα Αναφοράς  το Σημείωμα Αδειοδότησης  τη δήλωση Διατήρησης Σημειωμάτων  το Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων (εφόσον υπάρχει) μαζί με τους συνοδευόμενους υπερσυνδέσμους.

Ενότητα 7:Βασικές τοπολογίες ενισχυτών μιας βαθμίδας με διπολικά τρανζίστορ 50