curs 08 amplificatoare semnal mic cu tb

CURS

Dispozitive Electronice i Electronic Analogic 2009-2010Suport curs 08 Amplificatoare de semnal mic cu tranzistoare partea 1 - Amplificatoare cu tranzistoare bipolare

Amplificatoare de semnal mic cu tranzistoare bipolareExist trei configuraii elementare de circuite de amplificare, denumite ETAJE DE AMPLIFICARE. Circuitele de amplificare complexe sunt compuse din aceste etaje de amplificare, de aceea, se impune studiul acestor configuraii de baz. Denumirea celor trei configuraii elementare este:

etaj de amplificare cu tranzistor bipolar n conexiunea EMITOR COMUN

etaj de amplificare cu tranzistor bipolar n conexiunea COLECTOR COMUN

etaj de amplificare cu tranzistor bipolar n conexiunea BAZ COMUN

Denumirea acestor etaje este sugerat de denumirea terminalului tranzistorului, care n regim variabil este comun att semnalului aplicat la intrarea amplificatorului, ct i a celui obinut pe sarcina acestuia.n discuia care urmeaz, analiza etajelor de amplificare se va realiza numai n DOMENIUL FRECVENELOR MEDII. n acest caz, funcionarea tranzistoarelor nu este influenat nici de prezena condensatoarelor de cuplare, respectiv de decuplare din circuit (acestea influeneaz comportamentul amplificatorului n domeniul frecvenelor joase), nici de prezena capacitilor parazite ale tranzistoarelor (acestea influeneaz comportamentul amplificatorului n domeniul frecvenelor nalte).Pentru toate etajele de amplificare analizate se vor determina urmtoarele:

1. ecuaiile care definesc Punctul Static de Funcionare al tranzistorului

2. rezistena de intrare n circuit Ri3. rezistena de ieire din circuit Ro4. factorul de amplificare ideal n tensiune al amplificatorului, respectiv cel real, obinut prin conectarea la bornele de semnale ale amplificatorului a unor circuite externe 5. factorul de amplificare ideal n curent al amplificatorului, respectiv cel real, obinut prin conectarea la bornele de semnale ale amplificatorului a unor circuite externeEtaj de amplificare cu tranzistor bipolar n conexiunea Emitor Comun1. Schema de baz

Schema uzual a amplificatorului este prezentat n Figura 1.

Figura 1. Etaj de amplificare elementar n conexiunea Emitor Comun.

Mrimile electrice din Figura 1 au urmtoarele semnificaii:

semnale de intrare:

vI(t) reprezint tensiunea de intrare n amplificator; iI(t) reprezint curentul de intrare n amplificator;

semnale de ieire: vO(t) reprezint tensiunea de ieire din amplificator; iO(t) reprezint curentul de ieire din amplificator.

Semnalele de intrare provin de la un circuit sau de la un generator de semnal, care urmeaz a fi aplicat la bornele de intrare ale amplificatorului. Aceste semnale sunt semnalele de amplificat.

Semnalele de ieire urmeaz a fi furnizate pe o sarcin, care poate fi sau o simpl rezisten, sau un circuit electronic. Semnalele de ieire reprezint rezultatul prelucrrii de ctre amplificator a semnalelor de intrare i sunt semnale amplificate. Sarcina pe care sunt furnizate aceste semnale urmeaz a fi conectat la bornele de ieire ale amplificatorului.

Pentru acest tip de amplificator, semnalul de intrare se aplic n baza tranzistorului, iar ieirea se ia din colectorul tranzistorului.

Semnalele amintite sunt utilizate pentru reprezentarea informaiei care urmeaz a fi prelucrat (prelucrat = amplificat) de ctre amplificator. ntotdeauna, pentru ca circuitul s fie capabil s prelucreze informaia respectiv, este necesar s dispun de o surs de energie. Pentru amplificator, sursa de energie este sursa de alimentare (care este o surs de tensiune CONTINU), care urmeaz s fie conectat la bornele de alimentare ale amplificatorului. n Figura 1, cu Ri, respectiv Ro s-au notat rezistena de intrare, respectiv de ieire ale amplificatorului, iar sgeile care nsoesc aceste rezistene indic punctele de calcul, respectiv sensul n care sunt calculate aceste rezistene.

Rolul componentelor amplificatorului este:

tranzistorul Q = amplific semnalele de intrare

rezistenele RB, RE, RC = stabilesc PSF-ul tranzistorului Q.

condensatorul CE = conecteaz n regim variabil emitorul tranzistorului la masa amplificatorului, n scopul creterii amplificrii n tensiune.

Amplificatoarele sunt conectate la diverse circuite externe prin intermediul bornelor de semnal (de intrare i de ieire). n general, conectarea circuitelor este realizat prin intermediul unor condensatoare de capacitate mare (C>1(F) numite condensatoare de cuplare (de cuplaj). Rolul condensatoarelor de cuplare se va indica n cadrul analizei n regim de curent continuu a amplificatorului. 2. Modelarea circuitelor externe, conectate la amplificatorn mod uzual, pentru simplificarea analizei sistemelor electronice compuse din mai multe etaje interconectare, circuitele externe conectate la amplificator se modeleaz n modul urmtor:

circuitul de INTRARE, conectat la bornele de intrare ale amplificatorului, care furnizeaz acestuia semnalul care urmeaz a fi amplificat, este modelat prin intermediul unui circuit echivalent denumit generic GENERATOR SEMNAL, compus dintr-un generator de tensiune sau de curent i o rezisten echivalent, valorile acestor componente fiind deduse pe baza teoremei generatorului echivalent de tensiune, respectiv a generatorului echivalent de curent, n funcie de mrimea electric ce urmeaz a fi amplificat de ctre amplificator (se va reveni n momentul analizei n regim variabil de semnal mic asupra acestui amnunt). circuitul de IEIRE, conectat la bornele de ieire ale amplificatorului, cruia i se furnizeaz semnalul amplificat, este modelat prin intermediul unei rezistene echivalente denumite REZISTEN DE SARCIN, notat uzual cu RL. Aceast rezisten poate reprezenta rezistena de intrare a unui alt circuit, conectat la bornele de ieire ale etajului de amplificare analizat.

n Figura 2 se prezint modul n care sunt conectate circuitele externe la etajul de amplificare.

Figura 2. Conectarea amplificatorului la circuitele externe.

OBSERVAIE: prin conectarea la bornele amplificatorului la bornele sale de intrare/ieire a circuitelor externe, valoarea factorilor de amplificare descrete.n continuare se va analiza funcionarea amplificatorului n regim de curent continuu, respectiv n regim variabil de semnal mic.

3. Analiza funcionrii amplificatorului n regim de curent continuu.

Scop: determinarea circuitului de polarizare i calcularea PSF-ului tranzistorului.

Determinarea circuitului de polarizare este realizat prin modificarea circuitului prezentat n Figura 2, conform urmtoarelor 2 reguli :

1. se elimin (nu se mai deseneaz) RAMURILE care conin condensatoare

2. se pasivizeaz sursele INDEPENDENTE i VARIABILE (adic, sursele de tensiune se nlocuiesc cu un fir scurtcircuit aplicat ntre cele 2 bornele ale sursei, iar sursele de curent se elimin = nu se mai deseneaz).Dup aplicarea acestor modificri, rezult circuitul de polarizare al tranzistorului din Figura 3.

Figura 3. Circuitul de polarizare al tranzistorului bipolar.

Se remarc faptul c generatorul de semnal i sarcina amplificatorului sunt eliminate din circuitul rezultat. Acest fapt este datorat condensatoarelor CB i CL i ESTE NECESAR pentru evitarea modificrii PSF-ului tranzistorului Q n momentul conectrii circuitelor externe la amplificator (aceast modificare este cauzat de ctre mrimile electrice continue ale circuitelor externe). Este obligatoriu ca valoarea PSF-ului tranzistorului Q s nu depind de circuitele externe amplificatorului, deoarece, n caz contrar exist riscul ca tranzistorul amplificatorului s nu mai funcioneze n RAN dup conectarea circuitelor externe la amplificator. Pentru a evita aceast situaie, PSF-ul tranzistorului trebuie s depind numai de circuitul su de polarizare, pentru c astfel, prin proiectarea corect a acestuia, se asigur funcionarea corect a tranzistorului (n RAN), indiferent de structura circuitelor externe.

Valoarea capacitii condensatoarelor CB i CL este mai mare de 1(F, uzual se aleg condensatoare de capacitate mai mare de 10(F.

Circuitul de polarizare rezultat n Figura 3 este chiar circuitul de polarizare cu rezisten n emitor, prezentat n cursul Circuite de Polarizare (cursul 06). Din acest motiv, PSF-ul tranzistorului este descris de urmtoarele relaii (preluate din cursul respectiv):

8.1.a

8.1.b

n mod corect, circuitul de polarizare se deduce pornind de la circuitul din Figura 2. Acest procedeu este necesar pentru a scoate n eviden dac circuitele externe conectate la amplificator influeneaz sau nu polarizarea tranzistorului. n cazul n care circuitele externe sunt conectate la amplificator prin intermediul unor condensatoare de cuplare (aa cum este cazul n amplificatorul analizat), circuitele respective nu influeneaz polarizarea tranzistorului i din acest motiv, acelai circuit de polarizare s-ar obine i dac s-ar porni de la circuitul din Figura 1. Trebuie reinut ns c, dac cuplarea circuitelor externe la amplificator nu este realizat prin intermediul condensatoarelor de cuplare, atunci circuitul de polarizare se obine numai dac se pornete de la schema n care circuitele externe sunt conectate la amplificator deci se pornete de la Figura 2. OBSERVAIE: n calcule, rezistenele se transform n k(, iar curentul IC se va exprima n mA.

Se reamintete faptul c tranzistorul bipolar funcioneaz n RAN dac este satisfcut condiia:

8.2

OBSERVAIE: n locul circuitului de polarizare ales n acest exemplu, se poate utiliza oricare alt circuit de polarizare (cele prezentate deja sau altele), cu condiia ca acesta s asigure un PSF care satisface condiia 8.2.4. Analiza funcionrii amplificatorului n regim variabil de semnal mic.

Scop: calcularea parametrilor de semnal mic ai amplificatorului.

Determinarea circuitului echivalent n regim variabil de semnal mic al amplificatorului este realizat prin modificarea circuitului prezentat n Figura 1, conform urmtoarelor 3 reguli:1. condensatoarele de capaciti mari (mai mari dect aproximativ 1(F) se nlocuiesc cu un fir aplicat ntre armturi

2. se pasivizeaz sursele INDEPENDENTE i CONTINUE (adic, sursele de tensiune se nlocuiesc cu un fir scurtcircuit aplicat ntre cele 2 bornele ale sursei, iar sursele de curent se elimin = nu se mai deseneaz).

3. tranzistorul se nlocuiete cu circuitul echivalent de semnal mic, valabil pentru domeniul de frecvene medii.

Dup aplicarea acestor modificri, rezult circuitul echivalent din Figura 4. Se remarc dispariia rezistenei RE din emitorul tranzistorului. Acest fapt este datorat nlocuirii condensatorului CE, care n mod uzual are o capacitate de valoare mai mare de 100(F cu un fir, conform indicaiilor de mai sus. Acest fir scurtcircuiteaz rezistena RE (vine conectat n paralel cu aceasta) i n consecin RE nu mai are nici un rol n circuit (curentul nu mai trece prin aceasta, ci trece n totalitate prin scurtcircuitul generat de CE) i din acest motiv RE este eliminat din circuit. Se constat astfel c n regim variabil emitorul tranzistorului devine conectat (cuplat) la masa circuitului. n circuitul echivalent din Figura 4, parametrii de semnal mic ai tranzistorului se determin cu relaiile:

unde

8.3

unde

8.4

n relaia 8.3, curentul IC este curentul din PSF al tranzistorului bipolar. Rezult c valorile parametrilor de semnal mic ai tranzistorului bipolar depind de PSF-ul acestuia, de unde rezult n continuare c parametrii de semnal mic ai amplificatorului (cei care urmeaz a fi calculai) depind de modul n care este polarizat tranzistorul bipolar. De aici, rezult o dat n plus importana polarizrii tranzistorului bipolar.

Pentru cureni IC n domeniul de valori care corespunde funcionrii tranzistorului bipolar n RAN, panta tranzistorului gm este de ordinul zecilor-sutelor de mS (milisiemensi), iar rezistena r( este de ordinul sutelor de ohmi-kiloohmi.

Figura 4. Circuitul echivalent al amplificatorului n regim variabil de semnal mic.

Calculul rezistenei Ri de intrare a amplificatorului Rezistena de intrare Ri este rezistena msurat (calculat) ntre bornele de intrare ale amplificatorului, aa cum este sugerat i n Figura 1 prin sgeata care nsoete rezistena respectiv. Rezistena se determin pe baza unui nou circuit de calcul, determinat prin aplicarea unui generator de tensiune sinusiodal de amplitudine notat Vt, care furnizeaz n circuit un curent sinusoidal de amplitudine notat It. Pe circuitul astfel rezultat, rezistena Ri se determin cu relaia:

8.5

Dup parcurgerea indicaiilor de mai sus, circuitul de calcul a lui Ri arat ca n Figura 5:

Procedura de calcul a unui raport dintre dou mrimi necunoscute const n exprimarea acestora n funcie de o mrime necunoscut comun aceasta va fi amplitudinea Vbe, care la final se va simplifica. Aadar:

Vt n funcie de Vbe se determin aplicnd TK2 pe bucla compus din sursa Vt i rezistena r(:

8.6.aIt n funcie de Vbe se determin aplicnd relaia de calcul pentru curentul Ib, observnd mai nti c rezistenele RB i r( formeaz un divizor de curent pentru curentul It i apoi aplicnd legea lui Ohm pentru rezistena r(:

8.6.b

Figura 5. Circuitul de calcul al rezistenei Ri.

nlocuind rezultatele de mai sus n relaia 11.5, se determin rezistena de intrare a amplificatorului:

8.6.c Pentru a asigura funcionarea tranzistorului bipolar n RAN se poate demonstra foarte uor c este necesar ca cele 2 rezistene implicate n calculul lui Ri s satisfac urmtoarea condiie:

8.7

innd cont de aceast informaie, se ajunge uor la urmtoarea relaie care va constitui relaia final de calcul pentru Ri:

- rezistena de intrare

8.8

Deoarece pentru cureni IC n domeniul de valori care corespunde funcionrii tranzistorului bipolar n RAN, rezistena r( este de ordinul sutelor de ohmikiloohmi, rezult c rezistena de intrare n amplificator este de valoare destul de mic pentru un transfer de tensiune, respectiv destul de mare pentru un transfer de curent i din aceste motiv este de ateptat s existe pierderi de semnal la intrarea amplificatorului.

Calculul rezistenei Ro de ieire a amplificatorului Rezistena de ieire Ro este rezistena msurat (calculat) ntre bornele de ieire ale amplificatorului (privind spre acesta, aa cum este sugerat i n Figura 1 prin sgeata care nsoete rezistena respectiv), n condiiile n care bornele de intrare ale amplificatorului se scurtcircuiteaz. Rezistena se determin pe baza unui nou circuit de calcul, determinat prin aplicarea unui generator de tensiune sinusiodal de amplitudine notat Vt, care furnizeaz n circuit un curent sinusoidal de amplitudine notat It. Pe circuitul astfel rezultat, rezistena Ro se determin cu relaia:

8.9Dup parcurgerea indicaiilor de mai sus, circuitul de calcul a lui Ro arat astfel:

Figura 6. Circuitul de calcul al rezistenei Ro.

Se remarc faptul c, datorit scurtcircuitrii bornelor de intrare, amplitudinea Vbe este egal cu zero, curentul generat de generatorul comandat devine la rndul su zero (curentul are valoarea gm(Vbe), deci circuitul de calcul al rezistenei Ro devine cel din Figura 6.b. Aplicnd TK2 pe bucla compus din RC i Vt rezult:

8.10.aDe unde rezult formula de calcul a rezistenei de ieire a amplificatorului:

-rezistena de ieire

8.10.bPentru meninerea funcionrii tranzistorului bipolar n RAN, rezistena RC se alege de ordinul kiloohmilor, de unde rezult c rezistena de ieire are o valoare medie, care genereaz pierderi de semnal la ieirea amplificatorului, indiferent dac acesta este o tensiune sau un curent. Amplificarea n tensiune idealCapacitatea de a amplifica n tensiune a amplificatorului este descris de factorul de amplificare n tensiune, determinat pentru cazul n care amplificatorul este izolat de alte circuite externe (circuitele externe nu sunt conectate la amplificator), iar bornele sale de ieire sunt meninute n gol (nu sunt conectate). n acest caz, curentul de ieire io al amplificatorului este nul. Prin definiie, factorul de amplificare n tensiune al amplificatorului izolat (cu bornele de ieire n gol), care se mai numete i factor de amplificare n tensiune ideal, se determin pe baza formulei de mai jos,

- definiia factorului de amplificare n tensiune ideal8.12

determinat pe baza circuitului din Figura 4, n care se ine cont de condiia i0=0. Pentru o mai mare claritate, acesta s-a redesenat n Figura 7 (notaia RB||r() reprezint rezistena echivalent a rezistenelor RB i r(, conectate n paralel). n formula de mai sus, Vo este AMPLITUDINEA tensiunii de ieire a amplificatorului cu bornele de ieire n gol, iar Vi este AMPLITUDINEA tensiunii de la bornele de intrare ale amplificatorului. Raportul 8.12 se determin prin procedura amintit anterior (ambele mrimi din raport se exprim n funcie de amplitudinea Vbe). Tensiunea Vo se determin n funcie de Vbe aplicnd legea lui Ohm pe rezistena RC. n condiiile n care curentul io este egal cu zero, curentul care trece prin rezistena RC este chiar cel generat de generatorul de curent comandat i are valoarea gm(Vbe. Totodat, se remarc faptul c acest curent are sens invers prin rezistena RC, fa de referina considerat pentru tensiunea Vo. Rezult:

8.13.a

Tensiunea Vi se determin n funcie de Vbe observnd c acestea sunt egale (n figura alturat:

8.13.b

nlocuind rezultatele de mai sus n relaia de calcul 8.12, valoarea factorului de amplificare n tensiune a amplificatorului izolat, cu bornele de ieire n gol se poate calcula cu relaia:

- valoarea factorului de amplificare n tensiune ideal8.13.c

Figura 7. Circuitul de calcul pentru factorul de amplificare n tensiune pentru amplificatorul izolat, cu bornele de ieire n gol.

Semnul -din faa relaiei 8.13.c indic un defazaj de 1800 ntre tensiunea de ieire vo(t) i cea de intrare vi(t), iar modulul expresiei indic de cte ori rezult mai mare amplitudinea Vo a tensiunii de ieire fa de amplitudinea Vi a tensiunii de intrare n amplificator. Datorit faptului c panta gm a tranzistorului este de ordinul zecilor-sutelor de milisiemensi, iar RC este de ordinul kiloohmilor, rezult c modulul factorului de amplificare n tensiune al amplificatorului izolat este mare, de ordinul sutelor. Deci, la acest tip de amplificator, n condiii ideale, cnd amplificatorul este izolat de alte circuite externe, amplitudinea tensiunii de ieire poate rezulta de cteva sute de ori mai mare dect amplitudinea tensiunii de intrare:

Revenind la relaia 8.13.c, se remarc faptul c modulul amplificrii n tensiune depinde de panta gm a tranzistorului. Deci, pentru o amplificare n tensiune mare, panta gm a tranzistorului trebuie s fie mare. innd cont de faptul c panta gm a tranzistorului depinde de curentul IC din PSF-ul tranzistorului, modulul factorului de amplificare n tensiune depinde la rndul su de curentul IC din PSF-ul tranzistorului:

8.13.d

de unde se trage concluzia c factorul de amplificare n tensiune depinde de circuitul de polarizare al tranzistorului.

Amplificarea n curent idealCapacitatea de a amplifica n curent a amplificatorului este descris de factorul de amplificare n curent, determinat determinat pentru cazul n care amplificatorul este izolat de alte circuite externe, iar bornele sale de ieire sunt scurtcircuitate (legate printr-un fir). n acest caz, tensiunea de ieire vo al amplificatorului este zero. Prin definiie, factorul de amplificare n curent a amplificatorului izolat (cu bornele de ieire n scurtcircuit), care se mai numete i factor de amplificare n curent ideal, se determin pe baza formulei,

- definiia factorului de amplificare n curent ideal

8.14calculat pe circuitul din Figura 4, n care se ine cont de condiia v0=0. Pentru o mai mare claritate, acesta s-a redesenat n Figura 8. n formula de mai sus, Io este AMPLITUDINEA curentului de ieire al amplificatorului cu bornele de ieire n scurtcircuit, iar Ii este AMPLITUDINEA curentului la bornele de intrare ale amplificatorului. Raportul 8.14 se determin prin procedura amintit anterior (ambele mrimi din raport se exprim n funcie de amplitudinea Vbe).

Curentul Io se determin n funcie de Vbe observnd c rezistena RC este scurtcircuitat. Fiind scurtcircuitat, tensiunea pe aceasta este zero i conform Legii lui Ohm, prin RC curentul va fi zero. n aceste condiii, pe baza TK1, rezult c:

8.15.a

Curentul Ii se determin n funcie de Vbe observnd c rezistenele RB i r( compun un divizor de curent pentru curentul de intrare n amplificator Ii. Aplicnd rezultatul specific divizorului de curent, i apoi aplicnd legea lui Ohm pentru rezistena r(, rezult:

8.15.b

n condiiile n care tranzistorul Q este polarizat n RAN, rezistena RB este mult mai mare dect rezistena r(, ceea ce determin neglijarea lui r( n suma de la numrtorul din parantez, n relaia de mai sus. Deci, Ii n funcie de Vbe devine:

8.15.c

nlocuind rezultatele de mai sus n relaia de calcul 8.14, valoarea factorului de amplificare n curent a amplificatorului izolat, cu bornele de ieire n scurtcircuit se poate calcula cu relaia:

- valoarea factorului de amplificare n curent ideal

8.15.d

Figura 8. Circuitul de calcul pentru factorul de amplificare n curent pentru amplificatorul izolat, cu bornele de ieire n scurtcircuit.

n relaia de mai sus s-a inut cont de faptul c r((gm=( (( este factorul de amplificare n curent al tranzistorului). Dup cum se observ, amplificarea n curent a amplificatorului izolat, cu bornele de ieire conectate n scurtcircuit este egal cu amplificarea n curent a tranzistorului bipolar, care este de ordinul sutelor. Deci, la acest tip de amplificator, amplitudinea curentului de ieire a amplificatorului izolat, cu bornele de ieire scurtcircuitate, poate rezulta de cteva sute de ori mai mare dect amplitudinea curentului de intrare n amplificator:

Prin conectarea unor circuite externe la bornele de semnal ale amplificatorului, capacitatea de amplificare n curent a amplificatorului se reduce (datorit pierderilor de semnal la intrare i la ieire).

Revenind la relaiile obinute pn n acest moment, se constat faptul c acest tip de amplificator amplific att n tensiune ct i n curent. Din acest motiv, se constat c acest tip de amplificator amplific suficient de bine i n putere.

5. Conectarea circuitelor externe la bornele amplificatorului

n sistemele electronice reale, la bornele de semnal ale amplificatorului sunt conectate alte circuite externe, aa cum s-a prezentat n Figura 2.Datorit neadaptrii valorii rezistenei de intrare a amplificatorului la rezistena de ieire a circuitului extern, aplicat la bornele de intrare ale amplificatorului, vor exista pierderi de semnal (de tensiune sau de curent) la intrarea amplificatorului. Analog, datorit neadaptrii valorii rezistenei de ieire a amplificatorului la rezistena de intrare a circuitului extern, aplicat la bornele de ieire ale amplificatorului, vor exista pierderi de semnal (de tensiune sau de curent) la ieirea amplificatorului. Aceste pierderi de semnal pot fi scoase n eviden nlocuind amplificatorul cu unul din modelele de amplificatoare liniare reale, prezentate n cursul 07, conform cu indicaiile prezentate n cursul respectiv m paragraful 07, iar generatorul de semnal cu circuitele echivalente determinate prin aplicarea teoremei generatorului echivalent de tensiune sau de curent.

Amplificarea n tensiune real a amplificatorului

Dac nu ar exista pierderi de tensiune la bornele de semnal ale amplificatorului, tensiunea variabil vg ar trebui s fie furnizat sarcinii RL amplificat de AV ori, unde valoarea lui AV este cea din relaia 8.13.c (luat n modul).

Dar, datorit pierderilor de tensiune, tensiunea care ajunge pe sarcin este amplificat de mai puine ori i anume:

unde AVg reprezint factorul de amplificare n tensiune real al amplificatorului, obinut n momentul conectrii la acesta a circuitelor externe, iar

Valoarea factorului de amplificare n tensiune AVg al amplificatorului furnizeaz o imagine clar asupra pierderilor de tensiune la bornele de semnal ale acestuia. Valoarea AVg se poate calcula conform procedurii indicate n cursul 07, paragraful 07. Din acest motiv, parametrul AVg se poate determina cu ajutorul relaiei 7.13.c, din cursul 07, particularizat pentru cazul analizei amplificatorului n domeniul frecvenelor medii (cnd impedanele se transform n rezistene). innd cont de rezultatele obinute n cadrul analizei amplificatorului n conexiunea Emitor Comun, relaia 7.13.c devine:

- valoarea factorului de amplificare n tensiune real

8.17.c

Aceast relaie s-a obinut prin nlocuirea n relaia original a lui Zi cu rezultatul din relaia 8.8 i a lui Zo cu rezultatul obinut n relaia 8.10.b.Pentru diminuarea pierderilor de tensiune la intrarea, respectiv la ieirea amplificatorului, amplificatorul trebuie astfel proiectat nct rezistena de intrare i rezistena de ieire a acestuia s satisfac urmtoarele condiii:

8.18

Numai n acest caz,

Deci, n aceste condiii, pierderile de tensiune la bornele de semnal ale amplificatorului ar putea fi eliminate. Dar aceste condiii nu pot fi ndeplinite cu uurin ntotdeauna, deoarece o valoare mare pentru r( necesit un curent continuu n colector IC de valoare mic, ceea ce mpinge funcionarea tranzistorului ctre regiunea de blocare (l scoate din RAN), iar o valoare mic pentru RC scade amplificarea n tensiune a amplificatorului.Amplificarea n curent real a amplificatorului

Dac nu ar exista pierderi de curent la bornele de semnal ale amplificatorului, curentul variabil ig ar trebui s fie furnizat sarcinii RL amplificat de AI ori, unde valoarea lui AI este cea din relaia 8.15.d (luat n modul).

Dar, datorit pierderilor de curent, curentul care ajunge pe sarcin este amplificat de mai puine ori i anume:

unde AIg reprezint factorul de amplificare n curent real al amplificatorului, obinut n urma concetrii la acesta a circuitelor externe, iar

Valoarea factorului de amplificare n curent AIg a amplificatorului furnizeaz o imagine clar asupra pierderilor de curent la bornele de semnal ale amplificatorului. Acesta se poate calcula conform procedurii indicate n cursul 07, paragraful 07. Din acest motiv, parametrul AIg se poate determina cu ajutorul relaiei 7.17.c, din cursul 07, particularizat pentru cazul analizei amplificatorului n domeniul frecvenelor medii (cnd impedanele se transform n rezistene). innd cont de rezultatele obinute n cadrul analizei amplificatorului n conexiunea Emitor Comun, relaia 7.17.c devine:

- valoarea factorului de amplificare n curent real

8.20.cAceast relaie s-a obinut prin nlocuirea n relaia original a lui Zi cu rezultatul din relaia 8.8 i a lui Zo cu rezultatul obinut n relaia 8.10.b.Pentru diminuarea pierderilor de curent la intrarea, respectiv la ieirea amplificatorului, amplificatorul trebuie astfel proiectat nct rezistena de intrare i rezistena de ieire a acestuia s satisfac urmtoarele condiii:

8.21

Numai n acest caz,

Deci, n aceste condiii pierderile de curent ar fi eliminate. Dar aceste condiii nu pot fi ndeplinite cu uurin ntotdeauna deoarece o valoare mic pentru r( necesit un curent continuu n colector IC de valoare mare, ceea ce mpinge funcionarea tranzistorului ctre regiunea de saturaie (l scoate din RAN), iar o valoare mare pentru RC, corelat cu un curent IC mare, genereaz o cdere de tensiune continu mare pe RC, ceea ce determin scderea tensiunii continue colector-emitor VCE, ceea ce duce i mai mult tranzistorul ctre regiunea de saturaie. Etaj de amplificare n conexiunea Emitor Comun varianta modificat

1. Schema de baz

Structura sa, prezentat n Figura 11, este similar cu cea studiat n paragraful precedent, cu deosebirea c n schema electronic nu se mai introduce condensatorul CE.

Figura 11. Etaj de amplificare n conexiunea Emitor Comun varianta modificat.n continuare, se va studia modul n care eliminarea lui CE duce la modificarea valorii rezistenei de intrare i a factorului de amplificare n tensiune. PSF-ul tranzistorului nu se modific ntru-ct circuitul de polarizare rmne acelai.

Figura 12. Circuitul echivalent n regim variabil de semnal mic al amplificatorului.

2. Analiza funcionrii amplificatorului n regim variabil de semnal mic.

Circuitul echivalent n regim variabil de semnal mic al amplificatorului este prezentat n Figura 12.

Calculul rezistenei Ri de intrare a amplificatorului Rezistena de intrare Ri este rezistena msurat (calculat) ntre bornele de intrare ale amplificatorului, aa cum este sugerat i n Figura 11 prin sgeata care nsoete rezistena respectiv. Rezistena se determin pe baza unui nou circuit de calcul, determinat prin aplicarea unui generator de tensiune sinusiodal de amplitudine notat Vt, care furnizeaz n circuit un curent sinusoidal de amplitudine notat It. Pe circuitul astfel rezultat, rezistena Ri se determin cu relaia:

8.32

Pentru calcul se aplic procedura obinuit: ambele mrimi implicate n raport se determin n funcie de amplitudinea Vbe. Aadar:

Tensiunea Vt n funcie de Vbe se determin aplicnd TK2 pe bucla compus din sursa Vt rezistena r( i rezistena RE, determinnd n prealabil curentul prin RE n funcie de Vbe. Deci:

11.33.a

11.33.b

Curentul It n funcie de Vbe se determin aplicnd TK1, legea lui Ohm pentru r( i RB i la final relaia 8.33.b:

11.33.c


nlocuind rezultatele de mai sus n relaia 8.32, se determin reizistena de intrare a amplificatorului:

8.33.c

Dac tranzistorul este polarizat n RAN, atunci rezistena r( este suficient de mic n comparaie cu celelalte rezistene din formula de calcul, iar rezistena de intrare a amplificatorului se poate determina cu formula de calcul:


8.33.d

De data aceasta, valoarea rezistenei de intrare n amplificator este mult mai mare dect n cazul amplificatorului precedent, de ordinul zecilor de kiloohmi, motiv pentru care este de ateptat ca pierderile de tensiune la intrarea amplificatorului s se reduc substanial. Pierderile de curent la intrare vor crete ns.

Amplificarea n tensiune idealCapacitatea de a amplifica n tensiune a unui amplificator este descris de factorul de amplificare n tensiune, determinat pentru cazul n care amplificatorul este izolat de alte circuite externe (circuitele externe nu sunt conectate la amplificator), iar bornele sale de ieire sunt meninute n gol (nu sunt conectate). n acest caz, curentul de ieire io al amplificatorului este nul. Prin definiie, factorul de amplificare n tensiune a amplificatorului izolat (cu bornele de ieire n gol) se determin pe baza formulei

8.34

calculat pe circuitul din Figura 12, n care se ine cont de condiia i0=0. Pentru o mai mare claritate, acesta s-a redesenat n Figura 14. Raportul 8.34 se determin prin procedura amintit anterior (ambele mrimi din raport se exprim n funcie de amplitudinea Vbe).

Vo se determin n funcie de Vbe aplicnd legea lui Ohm pe rezistena RC. Curentul care trece prin rezistena RC este cel generat de generatorul de curent comandat i are valoarea gm(Vbe. Totodat, se remarc faptul c acest curent are sensul invers prin rezistena RC, fa de referina considerat pentru tensiunea Vo. Rezult:

8.35.a

Vi se determin n funcie de Vbe aplicnd TK2 pe bucla compus din elementele vi, r( i RE, observnd c prin rezistena Re trece un curent notat Ie, a crui expresie este dedus n relalaia 8.33.a. Deci:

8.35.b

Figura 14. Circuitul de calcul pentru factorul de amplificare n tensiune al amplificatorului izolat, cu bornele de ieire n gol.

nlocuind rezultatele de mai sus n relaia de calcul 8.34, valoarea factorului de amplificare n tensiune a amplificatorului izolat, cu bornele de ieire n gol, se poate calcula cu relaia:

8.35.c

Dar, dac tranzistorul este polarizat n RAN atunci rezistena r( este suficient de mic n comparaie cu termenul (1+()(RE, nct se poate neglija n numitorul relaiei de mai sus. n plus, parametrul ( (amplificarea n curent a tranzistorului) este de ordinul sutelor. Din aceste motive, relaia de mai sus se poate simplifica, astfel nct factorul de amplificare n tensiune a amplificatorului izolat, cu bornele de ieire n gol, se poate calcula cu relaia:

- amplificarea n tensiune ideal

8.35.d

Ca i la amplificatorul precedent, tensiunea de ieire vo este defazat fa de tensiunea de intrare vi cu 1800. De data aceasta ns, modulul amplificrii n tensiune este mult mai mic, fiind controlat de raportul dintre rezistenele din colector i emitor. Aceste rezistene fac parte din circuitul de polarizare al tranzistorului bipolar i pentru polarizarea acestuia n RAN este necesar ca raportul celor 2 rezistene s fie sub 10 (chiar sub 5 de multe ori). n concluzie se observ c n absena condensatorului CE din emitor, amplificarea n tensiune scade substanial.

3. Conectarea la bornele amplificatorului a circuitelor externeSe repet procedura de la amplificatorul precedent i rezult c factorul de amplificare n tensiune al amplificatorului la care sunt conectate circuitele externe se poate determina cu formula:

8.36.a

Aceast relaie s-a obinut prin nlocuirea n relaia original a lui Zi cu rezultatul din relaia 8.33.c i a lui Zo cu rezultatul obinut n relaia 8.10.b.Rezistena Rg este n general mult mai mic dect rezistena de intrare n amplificator Ri, din acest motiv raportul din prima parantez, care indic pierderile de tensiune la intrrile amplificatorului, tinde la 1. Rezult c factorul de amplificare n tensiune al amplificatorului la care sunt conectate circuitele externe se poate determina cu formula:

- amplificarea n tensiune real8.36.b

Se observ c i acest amplificator prezint pierderi de tensiune la ieire, care pot fi eliminate dac RC se alege (dac este posibil) astfel nct s satisfac condiia:

CONCLUZIE. ntr-un etaj de amplificare elementar n conexiunea Emitor Comun, eliminare acondesatorului CE duce la reducerea puternic a pierderilor de tensiune la intrare. Preul pltit pentru ndeplinirea acestui scop const n diminuarea substanial a factorului de amplificare n tensiune. Etaj de amplificare cu tranzistor bipolar n conexiunea Colector Comun1. Schema de baz

Schema uzual a amplificatorului este prezentat n Figura 15.

Figura 15. Etaj de amplificare elementar n conexiunea Colector Comun.

Semnalul de intrare se aplic n baza tranzistorului, iar ieirea se ia din emitorul tranzistorului. Se remarc fa de etajul de amplificare precedent c rezistena RC a fost nlocuit cu un scurtcircuit (putem considera RC=0 n acest caz).


n Figura 16 se prezint modul n care este conectat etajul de amplificare la circuitele externe.

n continuare se va analiza funcionarea amplificatorului n regim de curent continuu, respectiv n regim variabil de semnal mic.



Determinarea circuitului de polarizare este realizat prin procedeul indicat n cazul etajului de amplificare n conexiunea Emitor Comun. Circuitul de polarizare este prezentat n Figura 17. Se remarc faptul c este acelai circuit de polarizare ca i cel al etajului de amplificare n conexiunea Emitor Comun, cu deosebirea c RC este nlocuit de un scurtcircuit, deci, pentru determinarea PSF-ului tranzistorului se pot aplica relaiile de calcul 8.1.a i 8.1.b, n care se consider c RC=0. n rest, afirmaiile fcute n cazul etajului de amplificare n conexiunea Emitor Comun sunt valabile i aici.

Figura 17. Circuitul de polarizare.

8.37.a

8.37.b

OBSERVAIE: n locul circuitului de polarizare ales n acest exemplu, se pot utiliza i alte circuite de polarizare, cu condiia ns c oricare ar fi acesta, este obligatoriu ca, colectorul tranzistorului s fie conectat direct, prin intermediul unui fir la borna sursei de alimentare (nu printr-o rezisten).



Analiza este realizat prin procedeul indicat n cazul etajului de amplificare n conexiunea Emitor Comun. Astfel, circuitul echivalent al amplificatorului n regim variabil de semmnal mic este cel prezentat n Figura 18.


Calculul rezistenei Ri de intrare a amplificatorului Rezistena de intrare Ri are aceeai semnificaie i se determin printr-un procedeu identic cu cel prezentat n cazul etajului de amplificare n conexiunea Emitor Comun. Astfel, circuitul de calcul al rezistenei de intrare este cel prezentat n Figura 5, iar rezistena Ri se determin cu relaia:

8.38

calculat pe acest circuit.


Mai nti se determin Vt n funcie de Vbe prin aplicarea TK2 pe bucla compus din sursa Vt, rezistena r( i RE, unde Ie se exprim n prealabil n funcie de Vbe, aplicnd TK1 i legea lui Ohm pentru r(:

8.39.a

It n funcie de Vbe se determin aplicnd TK1, legea lui Ohm pentru r( i RB i la final relaia 8.39.a:

8.39.b

nlocuind rezultatele de mai sus n relaia 8.38, se determin reizistena de intrare a amplificatorului:

8.39.c

Dac tranzistorul este polarizat n RAN, atunci rezistena r( este suficient de mic n comparaie cu celelalte rezistene din formula de calcul, iar rezistena de intrare a amplificatorului se poate determina cu formula de calcul:


8.39.d

Valoarea rezistenei de intrare n amplificator este mare, de ordinul zecilor de kiloohmi, motiv pentru care este de ateptat ca pierderile de tensiune la intrarea amplificatorului s se reduc substanial.

Calculul rezistenei Ro de ieire a amplificatorului Rezistena de ieire Ro are aceeai semnificaie i se determin printr-un procedeu identic cu cel prezentat n cazul etajului de amplificare n conexiunea Emitor Comun. Astfel, circuitul de calcul al rezistenei de ieire este cel prezentat n Figura 20, iar rezistena R0 se determin cu relaia:

8.40

calculat pe acest circuit.


Mai nti se determin Vt n funcie de Vbe, prin aplicarea TK2 pe bucla compus din sursa Vt i rezistena r(:

8.41.a

It n funcie de Vbe se determin aplicnd TK1, legea lui Ohm pentru r( i RE i la final relaia 8.41.a:

8.41.b

nlocuind rezultatele de mai sus n relaia 8.40, se determin reizistena de ieire a amplificatorului:

8.41.c

Dac tranzistorul Q funcioneaz n RAN, atunci rezistena r( rezult de valori mult mai mici dect termenul (1+()(RE (( este factorul de amplificare n curent al tranzistorului i este de ordinul sutelor), iar rezistena de ieire a amplificatorului se poate calcula dup relaia aproximativ:

- rezistena de ieire

8.41.d

Rezistena de ieire a acestui amplificator este foarte mic, de ordinul zecilor de ohmi, ceea ce nseamn c pierderile de tensiune la bornele de ieire ale acestui amplifucator vor fi foarte mici (neglijabile).

OBSERVAIE: s-a constatat c pentru acest amplificator rezistena de intrare este foarte mare, iar cea de ieire foarte mic, ceea ce indic faptul c acest amplificator se apropie de modelul unui amplificator de tensiune ideal.

Amplificarea n tensiune idealSe va determina factorul de amplificare n tensiune, determinat pentru cazul n care amplificatorul este izolat de alte circuite externe (circuitele externe nu sunt conectate la amplificator), iar bornele sale de ieire sunt meninute n gol (nu sunt conectate, ceea ce este echivalent cu condiia io=0). Prin definiie, factorul de amplificare n tensiune a amplificatorului izolat (cu bornele de ieire n gol) se determin pe baza formulei

8.42

calculat pe circuitul din Figura 18, n care se ine cont de condiia i0=0. Pentru o mai mare claritate, acesta s-a redesenat n Figura 21.


Vo se determin n funcie de Vbe aplicnd legea lui Ohm pe rezistena RE. n condiiile n care curentul io este egal cu zero, curentul care trece prin rezistena RE este chiar Ie. Rezult:

8.43.a

Vi se determin n funcie de Vbe aplicnd TK2 pe bucla compus din Vi, Vbe i RE i folosin rezultatul 8.43.a:

8.43.b

nlocuind rezultatele de mai sus n relaia de calcul 8.42, valoarea factorului de amplificare n tensiune a amplificatorului izolat, cu bornele de ieire n gol se poate calcula cu relaia:

8.43.c

Dac tranzistorul Q funcioneaz n RAN, atunci rezistena r( rezult de valori mult mai mici dect termenul (1+()(RE, iar valoarea factorului de amplificare n tensiune a amplificatorului izolat, cu bornele de ieire n gol, se poate determina cu relaia aproximativ:

- amplificarea n tensiune ideal

8.43.d

Semnul + din faa relaiei 8.43.d indic un defazaj de 00 ntre tensiunea de ieire vo(t) i cea de intrare vi(t), iar modulul expresiei indic faptul c amplitudinea Vo a tensiunii de ieire este egal cu amplitudinea Vi a tensiunii de intrare n amplificator. innd cont i de faptul c defazajul dintre vo(t) i vi(t) este 00, rezult c semnalele vo(t) i vi(t) sunt identice. Din acest motiv, etajul de amplificare n conexiunea Colector Comun se mai numete i Repetor pe Emitor (adic tensiunea de intrare vi este copiat=repetat n emitor). Aadar, acest amplificator nu amplific tensiunea.

Rolul amplificatorului: se pune ntrebarea la ce este bun un circuit care nu amplific tensiunea. Acest amplificator este des utilizat pentru adaptarea impedanelor (rezistenelor) a 2 circuite diferite, pentru anularea pierderilor de tensiune la bornele acestora (se va reveni cu un exemplu care s ilustreze rolul amplificatorului n conexiunea colector comun). Amplificarea n curent idealCapacitatea de a amplifica n curent a amplificatorului este descris de factorul de amplificare n curent, determinat determinat pentru cazul n care amplificatorul este izolat de alte circuite externe, iar bornele sale de ieire sunt scurtcircuitate (legate printr-un fir). n acest caz, tensiunea de ieire vo al amplificatorului este zero. Prin definiie, factorul de amplificare n curent a amplificatorului izolat (cu bornele de ieire n scurtcircuit) se determin pe baza formulei

8.44

calculat pe circuitul din Figura 18, n care se ine cont de condiia v0=0. Pentru o mai mare claritate, acesta s-a redesenat n Figura 22.


Io se determin n funcie de Vbe observnd c rezistena RE este scurtcircuitat. Fiind scurtcircuitat, tensiunea pe aceasta este zero i conform Legii lui Ohm, prin RE curentul va fi zero. n aceste condiii, rezult c:

8.45.a

Ii n funcie de Vbe se determin prin procedeul indicat n cazul calculului curentului It de la determinarea rezistenei de intrare a amplificatorului, din acest motiv relaia lui Ii n funcie de Vbe este identic cu relaia 8.39.b:

8.45.b

nlocuind rezultatele de mai sus n relaia 8.44, se determin factorul de amplificare n curent al amplificatorului izolat, cu bornele de ieire scurtcircuitate:

8.45.c

care, innd cont de faptul c r( are o valoare mult mai mic dect celelalte rezistene de la numitorul raportului, se poate neglija, iar AI se poate calcula cu relaia:

- amplificarea n curent ideal

8.45.d

4. Conectarea circuitelor externe la bornele amplificatoruluiAmplificarea n tensiune realValoarea factorului de amplificare n tensiune AVg al amplificatorului furnizeaz o imagine clar asupra pierderilor de tensiune la bornele de semnal ale amplificatorului. Acesta se poate calcula conform procedurii indicate n cursul 07, paragraful 07. Din acest motiv, parametrul AVg se poate determina cu ajutorul relaiei 7.13.c, din cursul 07, particularizat pentru cazul analizei amplificatorului n domeniul frecvenelor medii (cnd impedanele se transform n rezistene). innd cont de rezultatele obinute n cadrul analizei amplificatorului n conexiunea Emitor Comun, relaia 7.13.c devine:

- amplificarea n tensiune real8.46.aAceast relaie s-a obinut prin nlocuirea n relaia original a lui Zi cu rezultatul din relaia 8.39.d i a lui Zo cu rezultatul obinut n relaia 8.41.d.

Rapoartele din paranteze indic pierderile de tensiune la bornele amplificatorului. La acest amplificator, rezistena Ri are o valoare foarte mare, din acest motiv se poate ndeplini cu uurin condiia:

8.47.a

Totodat, la acest amplificator rezistena Ro are o valoare foarte mic, din acest motiv se poate ndeplini cu uurin condiia:

8.47.b

n concluzie, prin satisfacerea cu uurin a condiiilor 8.47, acest etaj de amplificare este capabil s elimine pierderile tensiune indiferent de circuitele externe, conectate la bornele sale (mai precis spus, pentru majoritatea cazurilor).

Amplificarea n curent realValoarea factorului de amplificare n curent AIg al amplificatorului furnizeaz o imagine clar asupra pierderilor de curent la bornele de semnal ale amplificatorului. Acesta se poate calcula conform procedurii indicate n cursul 07, paragraful 07. Din acest motiv, parametrul AIg se poate determina cu ajutorul relaiei 7.17.c, din cursul 07, particularizat pentru cazul analizei amplificatorului n domeniul frecvenelor medii (cnd impedanele se transform n rezistene). innd cont de rezultatele obinute n cadrul analizei amplificatorului n conexiunea Emitor Comun, relaia 7.17.c devine:

- amplificarea n curent ideal8.48

Aceast relaie s-a obinut prin nlocuirea n relaia original a lui Zi cu rezultatul din relaia 8.39.d i a lui Zo cu rezultatul obinut n relaia 8.41.d.Rapoartele din parantez reprezint pierderile de curent de la bornele de intrare, respectiv de ieire, i pot fi reduse dac amplificatorul este astfel proiectat nct i fie satisfcute condiiile:

8.49

Prima din cele 2 condiii este extrem de greu de obinut, datorit valorii foarte mari a raportului din condiie, motiv pentru care pierderile de curent la bornele de intrare ale amplificatorului vor fi foarte mari. Cea de a 2a condiie poate fi satisfcut doar n cazurile cnd sarcina RL are valori foarte mici. n caz contrar, vor exista pierderi de curent i la bornele de ieire ale amplificatorului.

Etaj de amplificare cu tranzistor bipolar n conexiunea Baz Comun

1. Schema de baz

Schema uzual a amplificatorului este prezentat n Figura 23. Semnalul de intrare se aplic n emitorul tranzistorului, iar ieirea se ia din colectorul tranzistorului. De asemenea, se remarc prezena condensatorului CB conectat ntre baza tranzistorului i masa amplificatorului. Rolul acestui condensator este de a conecta n regim variabil baza tranzistorului la masa amplificatorului.

Modul n care se realizeaz analiza acestui amplificator este identic amplificatoarelor anterioare. Din acest motiv, n cele ce urmeaz se vor prezenta doar circuitele de calcul, respectiv rezultatele obinute.

Figura 23. Etaj de amplificare elementar n conexiunea Baz Comun.

n Figura 24 se prezint modul n care este conectat etajul de amplificare la circuitele externe.




Circuitul de polarizare este prezentat n Figura 25. Se remarc faptul c este de tipul cu rezisten n emitor, deci PSF-ului tranzistorului este caracterizat de relaiile:

Figura 25. Circuitul de polarizare.

8.50.a

8.50.b

OBSERVAIE: n locul circuitului de polarizare ales n acest exemplu, se pot utiliza oricare din celelalte circuite de polarizare.



Circuitul echivalent al amplificatorului n regim variabil de semmnal mic este cel prezentat n Figura 26.


Calculul rezistenei Ri de intrare a amplificatorului

Circuitul de calcul al rezistenei de intrare este cel prezentat n Figura 27, iar rezistena Ri se determin cu relaia:

8.51

calculat pe acest circuit. n urma calculelor, se constat c rezistena de intrare n amplificator are valoarea din relaia 8.52.a.


8.52.a

Dac tranzistorul este polarizat n RAN, atunci rezistena r( este suficient de mic n comparaie cu termenul (1+()(RE, iar rezistena de intrare a amplificatorului se poate determina cu formula de calcul:


8.52.b

Valoarea rezistenei de intrare n amplificator este foarte mic, de ordinul zecilor de ohmi, motiv pentru care este de ateptat ca pierderile de tensiune la intrarea amplificatorului s fie mari, n schimb pierderile de curent s fie foarte mici.

Calculul rezistenei Ro de ieire a amplificatorului

Circuitul de calcul al rezistenei de ieire este cel prezentat n Figura 28, iar rezistena R0 se determin cu relaia:

8.53

calculat pe acest circuit. Se costat c, deoarece, pentru acest calcul, bornele de intrare ale amplificatorului sunt scurtcircuitate, Vbe=0 ( gm(Vbe=0, iar circuitul de calcul se reduce la varianta din dreapta.


n urma calculelor, se constat c rezistena de intrare n amplificator are valoarea din relaia de mai jos:

- rezistena de ieire

8.54Rezistena de ieire a acestui amplificator este medie, de ordinul kiloohmilor, ceea ce nseamn c exist pierderi, att de tensiune ct i de curent la bornele de ieire ale acestui amplificator.

Amplificarea n tensiune idealFactorul de amplificare n tensiune, determinat pentru cazul n care amplificatorul este izolat de alte circuite externe (circuitele externe nu sunt conectate la amplificator), iar bornele sale de ieire sunt meninute n gol (nu sunt conectate, ceea ce este echivalent cu condiia io=0) se determin pe baza formulei

8.55

determinat pe circuitul din Figura 29 (care este Figura 26, redesenat pentru o mai mare claritate).


Valoarea factorului de amplificare n tensiune a amplificatorului izolat, cu bornele de ieire n gol se poate calcula cu relaia:

- factorul de amplificare n tensiune ideal

8.56Din relaia de mai sus se observ c modulul amplificrii n tensiune a amplificatorului izolat este egal cu modulul modulul amplificrii n tensiune a amplificatorului n conexiunea Emitor Comun. Dar, deoarece rezultatul 8.56 este pozitiv, rezult c defazajul dintre tensiunea de ieire vo i cea de intrare vi este 00.

Amplificarea n curent

Factorul de amplificare n curent, determinat pentru cazul n care amplificatorul este izolat de alte circuite externe, iar bornele sale de ieire sunt scurtcircuitate (legate printr-un fir) se determin pe baza formulei

8.57

calculat pe circuitul din Figura 30, care este Figura 26, n care se ine cont de condiia v0=0).


Dac se ine cont de faptul c prin RC nu trece curent, tensiunea pe aceasta fiind zero datorit faptului c este scurtcircuitat, factorul de amplificare n curent al amplificatorului izolat, cu bornele de ieire scurtcircuitate se calculeaz cu formula:

8.58.a

care, innd cont de faptul c factorul de amplificare n curent al tranzistorului ( este de ordinul sutelor i c r( are o valoare mult mai mic dect celelalte rezistene de la numitorul raportului, se poate neglija, iar AI se poate calcula cu relaia:

- amplificarea n curent ideal

8.58.bDin relaia de mai sus se deduce c acest amplificator nu amplific n curent.

4. Conectarea amplificatorului la circuitele externe.

Amplificarea n tensiune realProcedura de calcul a fost prezentat n cadrul analizei amplificatoarelor anterioare. Pentru acest amplificator, factorul de amplificare n tensiune a amplificatorului la care sunt conectate circuitele externe este:

- amplificarea n tensiune real8.59

Aceast relaie s-a obinut prin nlocuirea n relaia 7.13.c a lui Zi cu rezultatul din relaia 8.52.b i a lui Zo cu rezultatul obinut n relaia 8.54.Rapoartele din parantez reprezint pierderile de tensiune de la bornele de intrare, respectiv de ieire, i pot fi reduse dac amplificatorul este astfel proiectat nct i fie satisfcute condiiile:

8.60

Prima din cele 2 condiii este extrem de greu de obinut, datorit valorii foarte reduse a raportului r(/(1+(), motiv pentru care pierderile de tensiune la bornele de intrare ale amplificatorului vor fi mari. Cea de a 2a condiie poate fi satisfcute doar n cazurile cnd sarcina RL are valori foarte mari. n caz contrar, vor exista pierderi de tensiune i la ieire.

Amplificarea n curent realProcedura de calcul a fost prezentat n cadrul analizei amplificatoarelor anterioare. Pentru acest amplificator, factorul de amplificare n curent a amplificatorului la care sunt conectate circuitele externe este:

- factorul de amplificare n curent real8.61

Aceast relaie s-a obinut prin nlocuirea n relaia 7.17.c a lui Zi cu rezultatul din relaia 8.52.b i a lui Zo cu rezultatul obinut n relaia 8.54.Rapoartele din parantez reprezint pierderile de curent de la bornele de intrare, respectiv de ieire, i pot fi reduse dac amplificatorul este astfel proiectat nct i fie satisfcute condiiile:

8.62

Prima din cele 2 condiii este extrem foarte uor de obinut, datorit valorii foarte reduse a raportului r(/(1+(), motiv pentru care pierderile de curent la bornele de intrare ale amplificatorului vor fi extrem de mici. Cea de a 2a condiie poate fi satisfcute doar n cazurile cnd sarcina RL are valori foarte mici. n caz contrar, vor exista pierderi de curent la bornele de ieire ale amplificatorului.

PAGE 37

_1319298705.unknown

_1319888928.unknown

_1319893930.unknown

_1319895466.unknown

_1319897063.unknown

_1320039995.unknown

_1320040128.unknown

_1319897157.unknown

_1319897046.unknown

_1319897060.unknown

_1319896948.unknown

_1319897006.unknown

_1319897012.unknown

_1319896183.unknown

_1319895215.unknown

_1319895303.unknown

_1319895336.unknown

_1319895279.unknown

_1319894324.unknown

_1319894327.unknown

_1319894242.unknown

_1319892464.unknown

_1319892626.unknown

_1319893412.unknown

_1319893454.unknown

_1319893374.unknown

_1319892517.unknown

_1319892520.unknown

_1319892607.unknown

_1319892496.unknown

_1319889737.unknown

_1319891931.unknown

_1319892393.unknown

_1319892461.unknown

_1319892395.unknown

_1319892125.unknown

_1319889894.unknown

_1319890953.unknown

_1319889861.unknown

_1319889068.unknown

_1319889115.unknown

_1319889026.unknown

_1319299939.unknown

_1319300053.unknown

_1319300201.unknown

_1319300251.unknown

_1319301243.unknown

_1319301314.unknown

_1319301350.unknown

_1319301278.unknown

_1319301207.unknown

_1319300235.unknown

_1319300107.unknown

_1319300178.unknown

_1319300090.unknown

_1319300001.unknown

_1319300030.unknown

_1319299961.unknown

_1319299807.unknown

_1319299875.unknown

_1319299895.unknown

_1319299853.unknown

_1319298797.unknown

_1319299776.unknown

_1319298711.unknown

_1319297826.unknown

_1319298366.unknown

_1319298594.unknown

_1319298673.unknown

_1319298699.unknown

_1319298615.unknown

_1319298540.unknown

_1319298576.unknown

_1319298433.unknown

_1319298058.unknown

_1319298326.unknown

_1319298329.unknown

_1319298292.unknown

_1319297987.unknown

_1319298001.unknown

_1319297848.unknown

_1319297384.unknown

_1319297589.unknown

_1319297738.unknown

_1319297808.unknown

_1319297697.unknown

_1319297481.unknown

_1319297563.unknown

_1319297426.unknown

_1319297169.unknown

_1319297203.unknown

_1319297234.unknown

_1319297195.unknown

_1319297027.unknown

_1319297115.unknown

_1319297021.unknown

_1276626980.unknown

curs 08 amplificatoare semnal mic cu tb

Documents