Capitolul 4 Amplificatoare cu tranzistoare
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