3. Wzmacniacze RC

WZMACNIACZE TRANZYSTOROWE W RÓŻNYCH KONFIGURACJACH 1. Klasyfikacja wzmacniaczy 2. Tworzenie schematów zastępczych wzmacniaczy 3. Właściwości wzmacniaczy OE, OB, OC, OS, OG, OD w zakresie średnich częstotliwości

Prof. Stanisław Kuta Katedra Elektroniki AGH e-mail: [email protected]

4. Właściwości wzmacniaczy w zakresie dużych częstotliwości 5. Charakterystyki częstotliwościowe wzmacniaczy RC w zakresie małych częstotliwości

a)

Eg

Zg

I1

>

U1

Zin

b)

I2

U2 Z L

Ig

Zo

Ig

I1

I2

>

Yg U 1

Yin

U2

Yo

Schemat blokowy wzmacniacza sterowanego z generatora: a) napięciowego, b) prądowego Eg

1 1 ; YL = Zg Zg ZL 1 1 Y = G + jB = = Z R + jX Ig =

; Yg =

YL

a)

Eg

Zg

I1

>

U1

b)

I2

Zin

U2 Z L

I1

I2

>

Yg U 1

Ig

Zo

skuteczne wzmocnienie napięciowe k us =

Ig

Yin

U2

Yo

impedancję (admitancję) wejściową

U2 U2 = Yg Eg Ig

Z in =

U 1 = 1 Yin I1

wzmocnienie napięciowe U ku = 2 = lim kus U 1 Z g →0

impedancję (admitancję) wyjściową

skuteczne wzmocnienie prądowe

wzmocnienie mocy

I U2 kis = − 2 = YL = kus Z g YL I g E g Yg wzmocnienie prądowe

I2 U 2YL U2 ki = − = − =− Z inYL I1 U1Yin U1

YL

1 U2 Zo = = Yo I2

E g =0

2

kp =

U 2 GL 2

U1 Gin

Bardzo ważne: Przy: Eg =0, ale pozostawieniu Rg 2

= ku

2

I 2 RL GL = = ki 2 Gin I1 Rin

k p [dB] = 10log

P2 = 10 log k p P1

ku [dB] = 20log

U2 = 20log ku U1

2

RL Rin

Podział wzmacniaczy ze względu na własności obwodu wejściowego i wyjściowego Wzmacniacz napięciowy Zg

I1

Zo

I2

k uU 1

U2

Z in U1

Eg

ZL

Z in → ∞ , Z o = 0 , U 2 = k uU1 = k u E g Praktycznie

Z in >>Z g , Z o <
Wzmacniacz prądowy I2

I1

Yg

Ig

U1

Yin k1 I 1

Yo

U2

YL

Yin → ∞ , Yo = 0 , I 2 = ki I1 = ki I g , Z in → 0 , Z o → ∞, Praktycznie

Yin >>Yg , Yo <
Wzmacniacz transadmitancyjny Zg

U1 Eg

I2

I1 Yo

Z in

U2

YL

ymU 1

Z in → ∞ , Yo = 0 , I 2 = ymU1 = ym E g Z in → ∞ ,Z o → ∞, Praktycznie:

Z in >> Z g , Yo <
Wzmacniacz transimpedancyjny Zo

I1 U1 Ig

Yg

Yin

I2

U2

ZL

zm I 1

Yin → ∞ , Z o = 0 , U 2 = z m I1 = z m I g Z in → 0 , Z o = 0 , Praktycznie:

Yg << Yin , Z o << Z L

U CC

a) R1

Rg

U1

b)

R1

RC C2

R2

RE

RD C2

C1

Rg

C1 T

Eg

+U DD

U2 CE

U2

U1

RL

R2

RS

Eg

Schematy ideowe wzmacniaczy RC: a) z tranzystorem bipolarnym, b) z tranzystorem polowym (praktycznie układ w tej postaci nie jest stosowany)

CS

RL

U CC

a)

Schematy:

R1

Pełny schemat układu Rg

Ideowy schemat zmiennoprądowy

C2 C1 T

Małosygnałowy schemat zastępczy

a)

Eg

Eg

C2

Rg

U1

R2

RE

RC U 2

RB

U1

RL

U1

CE

RL

Wypadkowe obciążenia traznystora dla składowej zmiennej:

RLt =

Rg

U2

C1

b)

Eg

RC

C1 B

GB

C jc

rbb' gb 'e

Ce

C2

C

U b 'e

gce gmU b 'e

GC

U2

RC RL = RC + RL

=

1 GC + GL

GL

E

a). Ideowy schemat zmiennoprądowy, b). małosygnałowy schemat zastępczy wzmacniacza z tranzystorem bipolarnym

Schematy:

+U DD

b)

Pełny schemat układu

R1

Ideowy schemat zmiennoprądowy Małosygnałowy schemat zastępczy

RD C2

C1

Rg

U2

C2

a)

U1

Rg

C1

U1

U2

RG

Wypadkowe obciążenia traznystora dla składowej zmiennej:

Cgd

C1 G

D

C2

RD RL = RD + RL

= Ig

Gg U 1

U gs

GG

RL

RL

RLt =

b)

CS

RS

Eg

RD Eg

R2

Cgs

Cds

GD G L

1 GD + GL

gmU gs S

a). Ideowy schemat zmiennoprądowy, b). małosygnałowy schemat zastępczy wzmacniacza z tranzystorem bipolarnym

iC

iD

U CC RC + RE I CQ

0

nachylenie − 1 RLt

nachylenie − 1 ( RC + RE ) dynamiczna prosta pracy

Q

I BQ

statyczna prosta pracy

U CC u CE U CEQ = U CC − I CQ ( RC + RE )

u DS

Dynamiczna prosta pracy wzmacniacza z tranzystorem bipolarnym

ku dB ku 0 ku 0

2

f [log] 100

101 f gn

102

103

104

f gw 105

106

Typowa charakterystyka amplitudowa wzmacniacza RC

Rg

Eg

I1

Ib

I2

gb 'e

U1 GB =

Rin

1 RB

U b 'e

gec

g mU b 'e = β 0 I b

U2

GC =

Rint

1 RC

GL =

1 RL

Ro

Uproszczony model wzmacniacza OE dla zakresu średnich częstotliwości 1 1 1 ≅0 ≅0 ≅0 Rezystancja wejściowa jωC1 jω C 2 j ωC E

U1 1 Rin = = ≈ rb'e I1 G B + g b'e

1 ≅∞ jωCe

RB = R1 || R2 >> rb'e

GC >> g ce

U CC

a) R1

RR R1 || R2 skrócony zapis : 1 2 R + R2 Rezystancja wyjściowa 1

U2 1 Ro = ≈ RC E g =0 = I2 GC + g ec

1 ≅∞ jωC jc

Rg

RC C2

C1 T

Eg

U1

R2

RE

U2 CE

RL

Rg

Eg

I1

Ib

U1

RB

Rin

I2

gb 'e

gec

U b 'e

U2

Rint

Ro

U1 = U b 'e

− g mU b 'e − gm − β0 U2 = = = = U1 U1 ( g ec + GC + GL g ec + GC + GL rb 'e (g ec + GC + GL )

g m = g eb ' = β 0 g b 'e =

β0

rb 'e

Skuteczne wzmocnienie napięciowe

kus 0

RL

gmU b 'e = β 0 I b

Wzmocnienie napięciowe

ku 0

RC

U1 = E g

Rin Rg + Rin

Rin U 2 U 2 Rin = = = ku 0 E g U1 Rg + Rin Rg + Rin

Tak jest w tym układzie. W innych układach

U1 ≠ U b 'e

+ U CC

T2

W porównaniu do poprzedniego układu:

T3

RB = ∞

RL = ∞

RC = rce3

+ U CC

T3

Uo

Rg

rce3

T1

gm3Ub'e3 = 0

Eg Rg

−U EE

T1

Schemat ideowy wzmacniacza OE z dynamicznym obciążeniem w kolektorze

1 Ro = g ce1 + g ce3

Uo

ku 0

Eg −U EE

g m1 − g m1U b 'e U2 = = ≈− U1 U1 ( g ce1 + g ce3 ) g ce1 + g ce3

a) C1

C2

I1

I2

Rg

U1

RE

CB

R2

R1

Eg

RL

RC

U2

+U CC

b) Rg Eg

Ie

U1

α 0 Ie

geb'

RC

rbb'

RE

Rin

RL

U2

Ro

c)

Rg Eg

Ie U1

Rin

RE

geb'

RC

RL

α 0 Ie Ro

U2

Wzmacniacz w konfiguracji wspólnej bazy: a) schemat ideowy, b) schemat zastępczy, c) uproszczony schemat zastępczy

Rg

Eg

Ie U1

RE geb'

RC

RL

U2

α 0 Ie

Rin

Ro

Rezystancja wejściowa Rin =

1 1 ≈ ≈ reb' G E + g eb' g m

Rezystancja wyjściowa Ro = RC

Wzmocnienie napięciowe

ku 0 =

α 0U1 g eb ' gm U2 = ≅ U1 U1 (GC + GL ) GC + GL

Skuteczne wzmocnienie napięciowe

kus 0 ≈ ku 0

reb ' Rg + reb '

Wzmacniacz o wspólnej bazie: - nie odwraca fazy napięcia wyjściowego, - wzmocnienie jest nieco większe niż w układzie wspólnego emitera, - rezystancja wejściowa jest mała, w przybliżeniu:

1/ gm

- rezystancja wyjściowa jest w przybliżeniu taka sama RC jak w układzie OE i wynosi:

a)

b)

+U CC

Rg

B

R1 Rg

Ib

rbb'

C1

rb 'e

C2 U1

Eg

c)

R2

Rg

Eg

B

U1

RE

Ib RB

RL

U2

rbb'

B'

B

'

U1

Eg

gec

U b 'e gmU b 'e

RB G Lt

RB = R1 || R2

gb 'e

U2

G Lt = GE + G L

E

GLt = GE + GL + g ec U 2

U b 'e gmU b 'e C

Wzmacniacz w konfiguracji wspólnego kolektora: a) schemat ideowy, b) schemat zastępczy, c) przekształcony schemat zastępczy

U1 = U b 'e + U 2 Czyli:

U b 'e = U1 − U 2

!! Bardzo ważne

B

Eg

U1

Ib

rbb'

RB

B'

gb 'e

E

GLt = GE + GL + g ec U 2

U b 'e gmU b 'e

C

U 2 = ( g mU b 'e + I b )RLt I b = g b 'eU b 'e U1 = I b rbb ' + U b 'e + U 2 g m = β 0 g b 'e

ku 0

1 RLt = RE rce RL GLt !!! Bardzo ważne

( β 0 + 1) g b 'e RLt U2 = = ≤1 U 1 1 + g b 'e rbb ' + ( β 0 + 1) g b 'e R ' Lt

' ( β 0 + 1) g b'e RLt >>1 + g b'e rbb '

ku 0 → 1 - wtórnik emiterowy

Rg

Eg

B

U1

Ib RB

rbb'

B'

gb'e

E RLt' = 1 / GLt'

Ub'e gmUb'e

Rin

Rint

GLt' = GLt + gec

U2

C

U1 ' Rint = = rbb ' + rb 'e + ( β 0 + 1)RLt ≈ rb 'e + ( β 0 + 1)RLt Ib U1 Rin = = RB || Rint I1 Bardzo duŜa wartość ! Rin ≈ rb 'e + ( β 0 + 1) RLt kus 0 = k u 0

Rin ≈ ku 0 R g + Rin

B

Ib

Rg

rbb' B ' gb 'e

I 2'

U b 'e

RB

E

gec

I2 GE =

gmU b 'e

Rg' = Rg || RB Eg = 0, ale pozostawiamy Rg

rot = Dla

U2 I 2'

=

rot

+ rbb' + rb'e

β0 +1

RB >>R g

Rot

U2

Ro

I b = g b 'eU b 'e U b 'e = −

Rg' = RB Rg R g'

C

1 RE

U 2 rb 'e Rg' + rbb ' + rb 'e

I 2' = − g mU b 'e − I b I 2 = I 2' + U 2 (GE + g ec ) g m = β 0 g b 'e

1 Ro = rot || || RE ≈ rot g ec

g ec - małe (można pominąć)

RE (rbb' + rb 'e + R g ) rot RE ≈ Ro = rot + RE rbb' + rb 'e + R g + ( β 0 + 1) RE

B Rg

rbb' B ' gb 'e

Ib

I 2'

U b 'e

RB

E

gec

I2 GE =

gmU b 'e

Rg' = Rg || RB

C

rot

Rot

1 RE

U2

Ro

RE (rbb' + rb 'e + R g ) rot RE Ro = ≈ rot + RE rbb' + rb 'e + R g + ( β 0 + 1) RE Dla:

rbb ' + rb 'e + Rg << ( β 0 + 1) RE Ro ≅

rbb ' + rb 'e + R g

β0 +1

Ten wzór warto zapamiętać

Wtórnik emiterowy na tranzystorze bipolarnym posiada małą rezystancję wyjściową !

Wtórnik emiterowy ze źródłem stałoprądowym

Symetryczny wtórnik emiterowy

+U CC

+U CC

T1

R

ui

Ip

io

I

I T2

T3

T1 D1

RL uo

D2

−U EE

ui

W porównaniu do poprzedniego układu:

RB = ∞

RE = rce 2

Ro =

ku 0 =

io

rbb ' + rb 'e + Rg

β0 + 1

( β 0 + 1) g b 'e RL U2 = U1 1 + g b 'e rbb ' + ( β 0 + 1) g b 'e RL

T2 Ip

−U EE

RL uo

W praktyce nie stosujemy rezystorów a)

b)

D

Rg

I1

G

U1

Uin = Ugs (Tak jest w tym układzie )

Rg I 1 G

M

RG

RD U 2

S

RG

RL

D

U gs

gds

Eg

Eg

gmU gs

U2

GD + GL

S

Małosygnałowe schematy zastępcze wzmacniacza o wspólnym źródle: a) Ideowy schemat zmiennoprądowy, b) zastępczy Rezystancja wejściowa

U1 Rin = = RG I1

Skuteczne wzmocnienie napięciowe

kus 0 = k u 0

Rezystancja wyjściowa

Ro =

U2 I2

E g =0

=

1 = rds || RD G D + g ds

Wzmocnienie napięciowe

ku 0 = − g m RLt

RG R g + RG

1 1 RLt = = GLt g ds + GD + GL

Wzmacniacze w konfiguracji OS w wersji scalonej b).Wzmacniacz z obciążeniem aktywnym na tranzystorze pMOS z kanałem wzbogaconym w “połączeniu diodowym”,

a)

M2 io M1

ui −U SS

RL u o

Nie występuje efekt podłoŜa !

a) M2

U gs2 io

gm2U gs 2

M1

RL u o

ui

Ui

gds1

U gs1

g m 2 + g ds 2

gds2

RL

Uo

gm1U i

gds1

GL U o

gm1U gs1 −U SS

Małosygnałowy schemat zastępczy układu z obciążeniem z tranzystorem w połączeniu diodowym

ku 0 Przy

Uo g m1 g m1 = =− ≈− Ui g m 2 + g ds 2 + g ds1 + GL g m 2 + GL

RL → ∞ →

Rezystancja wyjściowa:

ku 0 = −

g m1 g ≈ − m1 g m 2 + g ds 2 + g ds1 gm2

1 1 Ro = ≈ g m 2 + g ds 2 + g ds1 g m 2

Wzmacniacze w konfiguracji OS w wersji scalonej b) z obciążeniem aktywnym ze źródłem stałoprądowym na tranzystorach pMOS z kanałem wzbogacanym

+U DD M3

M2 io

M1

I ref ui

−U SS

RL uo

+U DD M3

M2

U gs1 = U i

io

M1

I ref

RL

ui

uo

g ds2

g ds1

RL U o

g m1U gs1 −U SS

Małosygnałowy schemat zastępczy układu z obciążeniem dynamicznym rezystancją wyjściową lustra prądowego (ogólnie źródła prądowego)

ku 0 Przy:

RL → ∞ →

Rezystancja wyjściowa:

g m1 =− g ds1 + g ds 2 + G L

g m1 ku 0 = − g ds1 + g ds 2 1 Ro = g ds1 + g ds 2

Wzmacniacze w konfiguracji OS w wersji scalonej d) inwerter CMOS +U DD M2 io

ui

M1

−U SS

R L uo

+U D D

U gs1 = U gs 2 = U i

M2 io

gds1 ui

M1

RL

uo

gm1U gs1

gds2

GL U o

gm 2U gs 2

−U S S

Małosygnałowy schemat zastępczy inwertera CMOS jako wzmacniacza

ku 0

Przy:

RL → ∞ →

g m1 + g m 2 =− g ds1 + g ds 2 + G L

ku 0 = −

Rezystancja wyjściowa:

g m1 + g m 2 g ds1 + g ds 2

Ro =

1 g ds1 + g ds 2

+U DD

a)

Układ OG

M3

U GG1

b)

S M2 D U SS uo

U GG 2

M2 M1

gds1 gm1ui

ui

−U SS

Kaskoda OS-OG: a) schemat ideowy, b) schemat zmiennoprądowy stopnia OG

gds3

uo

UKŁAD OG b)

g ds 2

b) S M2 D gds1 gm1ui

I1

S

I2

D g m 2U gs 2

gds3 g m ui

g ds1

U1

g ds 3

U2

Wzmacniacz w konfiguracji wspólnej bramki: a) schemat ideowy, b) schemat zastępczy dla średnich częstotliwości Dla węzła wyjściowego D suma prądów wynosi:

U 2 g ds 3 + g m 2U gs 2 − g ds 2 (U1 − U 2 ) = 0 U gs 2 = −U1 ku 0

g m2 U 2 g m 2 + g ds 2 ≈ = = U1 g ds 2 + g ds 3 g ds 2 + g ds 3

Przy zwarciu wejścia U1 = 0, możemy natychmiast otrzymać:

Rout =

1 g ds 2

UKŁAD OG

g ds 2

b)

I1

S M2 D

D

S

I2

g m 2U gs 2

gds1

gds3

gm1ui

g m1ui

g ds1

U1

Dla węzła wejściowego S suma prądów wynosi

I1 + g m 2U gs 2 − g ds 2 (U1 − U 2 ) = 0 g mU1 >>g ds (U1 − U 2 )

U1 1 Rin = = I1 g m 2

I1 Gin = = gm2 U1

g ds 3

U2

U gs 2 = −U1

WTÓRNIKI ŹRÓDŁOWE VDD M1

vi

VDD

− VSS

M1

vi

iO RL

g ds 2 I SS

vOUT

− VSS

iO RL

vOUT

M2

− VSS

VGS 2

− VSS

Niesymetryczny wtórnik źródłowy w klasie A

W praktyce nie stosujemy rezystorów !!

VDD M1

vi

− VSS

G

iO

S

U gs

I 2'

U1

RL g ds 2

g ds1

g ds 2

RL U 2

gmU gs gmbU bs

vOUT

D

I SS

− VSS

Wzmacniacz w konfiguracji wspólnego drenu: a) schemat ideowy, b) schemat zastępczy W układzie występuje efekt podłoża - dodatkowe źródło sterowane:

U gs = U1 − U 2

g mU bs

U bs = −U 2

Stałoprądowo: Bramka tranzystora M1 musi mieć galwaniczne połączenie z masą (dowolną ścieżką). Gdy vi = 0 → wtedy → vO = −VGS Napięcie to wymusza źródło prądowe w obwodzie źródła tranzystora M1.

G

schemat zastępczy

S

U gs

U1

I 2'

g ds1

g ds 2

RL U 2

gmU gs gmbU bs

U gs = U1 − U 2

D

U bs = −U 2 U2 =

g mU gs + g mbU bs g ds1 + g ds 2 + GL

ku 0 Gdy:

Wzmocnienie napięciowe

gm gm = ≈ g m + g mb + g ds1 + g ds 2 + GL g m + g mb + GL

RL → ∞ wtedy : →

ku 0

gm gm = ≈ g m + g mb + g ds1 + g ds 2 g m + g mb

G

Rezystancja wyjściowa

S

U gs

I 2'

U1 = 0 Schemat zastępczy dla wyznaczenia rezystancji wyjściowej i jego wersja końcowa

U gs = U1 − U 2 = −U 2 U bs = −U 2

Ro =

g ds1

g ds 2

RL U 2

gmU gs gmbU bs D

G U1 = 0

S

U gs

gm D

1 1 1 ≈ ≈ g m + g mb + g ds1 + g ds 2 g m + g mb g m

I 2'

g mb

g ds1

g ds 2

RL U 2

SYMETRYCZNY WTÓRNIK ŹRÓDŁOWY b)

c)

+U DD

+U DD

M1

−U SS UB

ui

U B M2

U GG

io −U − U SS

RL

M3

M4

M1

−U − U SS io

uo

+U DD

+ U DD

M5

M2

+U DD

−U SS

M6

ui −U SS

RL uo

WZMACNIACZ OE W ZAKRESIE WIELKICH CZĘSTOTLIWOŚCI a)

Rg

B U1

rbb' RB U b 'e

A If

B'

gb 'e

Cde

C jc

D

gce

C je

Eg

RC

gmU b 'e

A'

D'

a) Schemat zastępczy wzmacniacza OE w zakresie dużych częstotliwości,

RL U 2

a)

Rg

rbb'

B U1

A If

B' gb 'e

RB U b ' e

Cde

D RC

gce

C je

Eg

RL U 2

gmU b 'e

D'

A'

b)

C jc

Rg

rbb'

B

U1

RB

B'

U b 'e

A

gb 'e

 1  C jc  1 −   ku0 

D

C jc (1 − ku 0 )

Ce

RLt'

Eg

U2

gmU b 'e

Ce = Cde + C je

D'

A'

b). Unilateralny schemat zastępczy wzmacniacza w zakresie dużych częstotliwości, c). Przekształcony obwód dla wyznaczania charakterystyki częstotliwościowej

y=

Admitancja wejściowa widziana na prawo od zacisków A-A’ Równoważna admitancja wyjściowa widziana na prawo od zacisków D-D’

y0 =

−I f U2

=

If Ub'e

=

jωC jc (Ub'e − U 2 ) Ub'e

− jω C jc (U b 'e − U 2 ) U2

≈ jωC jc (1 − ku0 )

≈ jω C jc (1 −

ku 0 = −

1 ku 0

) ≈ jω C jc

gm g ce + GC + GL

Obwód z poprzedniego rys. b) został przekształcony do postaci (wykorzystując twierdzenie Thevenina):

R

B'

C

E

E=

1 1 + rbb' g b'e R=

RLt'

Ub ' e

gmUb'e

U2

Rin Eg R g + Rin

r bb ' + R g' 1 + g b 'e (rbb ' + R g' )

' C = C de + C je + C jc (1 + g m RLt )

Rin = RB || (rbb' + 1 / g b'e )

' − g m RLt U 2 ( jω ) = E 1 + jω RC

R g' = RB || R g

' − g m RLt Rin kus 0 1 kus ( jω ) = = 1 + rbb ' g b 'e Rg + Rin 1 + jω RC 1 + jω / ω g

ω g = 1 / RC → kus 0

Górna pulsacja graniczną wzmacniacza

' − g m RLt Rin = 1 + rbb' g b 'e R g + Rin

skuteczne wzmocnienie napięciowe w zakresie średnich częstotliwości

Gdy:

ω = ωg

→ to :

kus ( jω ) =

kus 0 k k = us 0 = us 0 1 + jω / ω g 1 + j 2

Po podstawieniu wcześniejszych wyrażeń i po przekształceniach otrzymujemy:

g b 'e +

1 rbb ' + Rg'

  fβ 1 1   fg = = = 1 + ' ' 2π RC 2π Cde + C je + C jc (1 + g m RLt C jc  gb 'e (rbb' + Rg' )  ) 1 + ω T RLt

[

a)

b)

k us

]

ϕ = arg k us

[dB]

01 . fg

fg

− 3 dB

k us0 2

log f

Nachylenie

k us0

fg

10 f g

− 20 dB/dek

−π

log f

3 − π 2

Logarytmiczne charakterystyki modułu (a) i fazy (b) skutecznego wzmocnienia napięciowego.

a)

WZMACNIACZ OS W ZAKRESIE WIELKICH CZĘSTOTLIWOŚCI Rg

Cgd

G

Cgs U

U1 Eg

b)

D

Cds

gs

Cdb

g ds1 g ds 2 GL U 2

gmU gs S

Rg

C gd (1 − ku 0 )

G

U1

Cgs

U gs

Eg

Cds gmU gs

Cdb

Cgd

Gout

U2

Schemat zastępczy wzmacniacza OS dla dużych częstotliwości (a), unilateralny schemat zastępczy dla dużych częstotliwości (b).

1 fg = 2π Rout Cout

Cout = Cds + Cdb + C gd Rout

1 1 = = g ds1 + g ds 2 + GL Gout

Schemat zastępczy wzmacniacza OB dla dużych częstotliwości. C jc

Ce Rg

Ie geb' U1

RE

rbb'

α Ie

RC

RL U 2

Eg Ye

(

Ye = g eb' + jω Cde + C je α = α0

1+

1 jω

)

 jω    = g eb' 1 +  ωα 

ωα

W układzie nie występuje efekt Millera Wzmacniacze OB i OG stosuje się przede wszystkim w układach szerokopasmowych i w układach wielkiej częstotliwości.

Schemat zastępczy wtórnika emiterowego w zakresie dużych częstotliwości Ce Rg

rbb '

B

gb 'e

B' RB

U1

C jc

E

U b 'e

RLt' U 2

Eg

gmU b 'e

C Skuteczne wzmocnienie napięciowe, które jest wyrażone funkcją zawierającą jedno zero i dwa bieguny

kus = kus 0

1+

1 jω

- funkcja jednobiegunowa

ωg

rb 'e + (β 0 + 1)RLt >>R g'

(β 0 + 1)RLt >>rb'e

ω g≈

Układy OC i OD posiadają większe częstotliwości graniczne , niż ich odpowiedniki OE i OS (kolejna zaleta układów OC i OD).

1  Ce R g'  Ce + g m RLt 

  

a)

Rg

U1

Eg

b)

E

' g

Ro

Rin

Ro

U1

RL

U2

Wpływ tylko pojemności C1

gmU 1

Rg

Eg

c)

C1

Rin

C2 RL

gm RoU 1

U2

Wpływ tylko pojemności C2

Rg'

rb'e U b 'e

gce gmU b 'e

RE

CE

RC

RL U 2

Wpływ tylko pojemności CE

Schematy zastępcze dla zakresu małych częstotliwości

fd ≈

Dolna częstotliwość graniczna przy łącznym wpływie 3 pojemności: C1, C2, CE

f12 + f 22 + f 32

Wpływ pojemności C1:

Wpływ pojemności C2:

U jωτ 1 kus1 ( jω) = 2 = kus 0 Eg 1 + jωτ 1

(

τ 1 = C1 Rin + R g

f1 =

1 2π τ 1

=

)

1 2π C1 Rin + R g

(

a)

Rg

Eg

U2 jωτ 2 = kus 0 Eg 1 + jωτ 2

τ 2 = C2 (Ro + RL )

)

f2 =

1 2π τ 2

=

1 2π C2 (Ro + RL )

C1

U1

Eg

b)

kus 2 ( jω) =

Ro

Rin

gmU1

Rg

Ro

U1

RL

Rin

gm RoU 1

C2

R

Wpływ pojemności CE. Gdy częstotliwość zmierza do zera, to w sprzężeniu zwrotnym pozostaje tylko rezystancja RE, a wzmocnienie nie maleje do zera, lecz do wartości jak dla prądu stałego.

ω 1+ E jω kus 3 ( jω) = kus 0 ω 1+ 3 jω c)

E

' g

ωE =

1 RE C E

 (β + 1)R  β0  0 E ω3 = ω E + 1 ≈  R' + r  C R' + r g b ' e E g b 'e  

(

Rg'

rb'e U b 'e

gce gmU b 'e

RE

CE

RC

RL

)

k us k us0

dB

zero

fE 0

f 2 f1 f 3

log f

+ 20 db/dek

+ 40 db/dek + 60 db/dek + 40 db/dek

Charakterystyka amplitudowa w zakresie małych częstotliwości.