đite na kolokvijum mnoooogo je...
TRANSCRIPT
1
Osnovi elektronikePredispitne obaveze: U JANUARU OSTALO
Redovno pohađanje nastave (predavanja+vežbe) 10% 10%
Odbranjene laboratorijske vežbe 10% 10%
Kolokvijum I (26.11.2016.) 50% 20%
Kolokvijum II (21.01.2017.) 50% 20%
------------------------------
120% 60%
22. Novembar 2016. 1Uvod
http://leda.elfak.ni.ac.rs/
Ukupan skor u januaru može biti 120% PRE ISPITASavet: Izađite na kolokvijumMNOOOOGO JE LAKŠE!
2
Jednostepeni pojačavači sa BJT
3
Osnovi elektronike
22. novembar 2016. 3Uvod
http://leda.elfak.ni.ac.rs/
Najzad da vidimo od čega se sastoji, kako radi, kako se pravi pojačavač?
415. novembar 2016. Jednostepeni MOSFET pojačavači
Osnovne osobine MOS tranzistora
Sadržaj:1. Uvod
Poređenje MOSFET – BJT
2.Pojačavač sa zajedničkim emitorom
3.Pojačavač sa zajedničkom bazom
4.Pojačavač sa zajedničkim kolektorom
515. novembar 2016. Jednostepeni MOSFET pojačavači
Poređenje MOSFET – BJT:
0
)1()(´2
1)1()(
2
1 22
=
+−=+−=
G
A
DStGSn
A
DStGSoxnD
i
V
vVv
L
Wk
V
vVv
L
WCi µµµµ
β/
)1(
CB
A
CEV
v
SC
ii
V
veIi T
BE
=
+=
karakteristike
622. novembar 2016. Jednostepeni MOSFET pojačavači
Poređenje MOSFET – BJT
Ω<≈=<Ω
⋅≅≅
−
=
MI
V
I
Vrk
xx
Vv
Ig
DD
Ao
tGS
Dm
175
10
[mA/V] 10V1.0
mA
)(2
1
Ω<≈=<Ω
⋅≅≅=
MI
V
I
Vrk
xx
V
Ig
CC
Ao
T
Cm
1100
10
[mA/V] 400.025V
mA
malosignalni model
715. novembar 2016. Jednostepeni MOSFET pojačavači
[GHz] 10)(2
⋅≅+
= xCC
gf
gdgs
mT
πTMOS
mT fx
CC
gf <⋅≅
+= [GHz] 10
)(2 µππ
Poređenje MOSFET – BJT
VF
815. novembar 2016. Jednostepeni MOSFET pojačavači
Poređenje MOSFET – BJT
Osnovna konfiguracija
915. novembar 2016. Jednostepeni MOSFET pojačavači
100
00
BJTMOS
AA ≅
Poređenje MOSFET – BJT
Prenosna karakteristika
pojačanje
1015. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Sadržaj
Važi za sve konfiguracije :
1. Princip rada - Tranzistor u AKTIVNOM REŽIMU2. DC polarizacija – obezbeđuje AKTIVNI REŽIM3. Odnosi snaga – troši energiju i u odsustvu signala4. Stabilnost – na promene T, uzorka tranzistora (ββββ) 5. Analiza za male signale ( ravna amplitudska, na SF)
• Pojačanje • Ulazna otpornost• Izlazna otpornost• Ponašanje na niskim frekvencijama, NF• Ponašanje na visokim frekvencijama, VF
1117. novembar 2015. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Važi za SVE konfiguracije
Postupak AC analize (za male signale):A) Transformišemo električnu šemu u ekvivalentnu šemu za
male signale (kako mali signali „vide“ pojedine komponente) i to tako što:a) Zamenimo sve sve poluprovodničke komponente
dinamičkim modelima
1217. novembar 2015. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Postupak AC analize (za male signale):A) Transformišemo električnu šemu u ekvivalentnu šemu za
male signale (kako mali signali „vide“ pojedinekomponente) i to tako što:b) Kratkospojimo DC izvore konstantnog napona
c) Uklonimo DC izvore konstantne struje
Važi za SVE konfiguracije
1317. novembar 2015. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Postupak AC analize (za male signale):A) Transformišemo električnu šemu u ekvivalentnu šemu za
male signale (kako mali signali „vide“ pojedinekomponente) i to tako što:d) Svi elementi neophodni za DC polarizaciju tranzistora
ulaze u kolo pojačavača
B) Odredimo iz ekvivalentne šeme pojačavačaNaponsko pojačanjeUlaznu otpornostIzlaznu otpornost
Važi za SVE konfiguracije
1417. novembar 2015. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Postupak AC analize (za male signale):A) Transformišemo električnu šemu u ekvivalentnu šemu za
male signale (kako mali signali „vide“ pojedine komponente)
B) Odredimo iz ekvivalentne šeme pojačavačaNaponsko pojačanjeUlaznu otpornostIzlaznu otpornost
C) Pojačavač u kolu zamenimo modelom
Važi za SVE konfiguracije
1517. novembar 2015. Jednostepeni MOSFET pojačavači
Analiza za male signam
gen
u
u
i
gen
iu
v
v
v
v
v
vA ==D) Odredimo ukupno pojačanje
0
0
ARR
R
v
v
vARR
Rv
ip
p
u
i
u
ip
p
i
+=
+=
+
+==
genu
u
ip
p
gen
u
u
iu
RR
RA
RR
R
v
v
v
vA 0
genu
u
gen
u
gen
genu
uu
RR
R
v
v
vRR
Rv
+=
+=
1617. novembar 2015. Jednostepeni MOSFET pojačavači
Analiza za male signam
Odredimo ukupno pojačanje
+
+==
genu
u
ip
p
gen
u
gen
iu
RR
RA
RR
R
v
v
v
vA 0
Analiza se nastavlja zamenom izraza za Ao, Ru i Ri za svaku konkretnu konfiguraciju: ZE, ZB, ZC
1715. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Sadržaj
1. Pojačavač sa zajedničkim emitorom
1. Princip rada2. DC polarizacija3. Odnosi snaga4. Stabilnost5. Analiza za male signale
i. Ulazna otpornostii. Pojačanjeiii. Izlazna otpornostiv. Analiza u frekvencijskom domenu
1815. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
1) Princip rada:• Tranzistor radi u konfiguraciji ZE
Ulaz – iB , vBE
Izlaz – iC, vCE
Faktor strujnog pojačanja h21E=ic/ibza VCE= const. = VCEM
• Tranzistor radi u aktivnom režimu• Pojačava male signale (u okolini radne tačke)• Obrće fazu• Suštinski - pojačavač struje (strujno pojačanje
ne zavisi od Rp)
1915. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
1) Princip rada:• Tranzistor radi u konfiguraciji ZE
Q1
VBB
12
RC
12
VCC
12
RB1 2
0
IC
VCE
IB
VBE
Ulaz – iB
Izlaz – iC
Faktor strujnog pojačanja h21E=ic/ibza VCE= const. = VCEM
2015. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
Q1
VBB
12
RC
12
VCC
12
RB1 2
0
1) Princip rada:• Tranzistor radi u aktivnom režimu:
– Emitorski spoj direktno polarisan– Kolektorski spoj inverzno polarisan
VCEsat=0.2V<VCE<VCC
IC=βIB
IB
VBE=0.7V
VBC<0V
Neophodna pretpolarizacija – jednosmerna (mirna) radna tačka
2115. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Q1
VBB
12
RC
12
VCC
12
RB1 2
0
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
IC=βIB
IB
VBE=0.7V
1) Princip rada: DC polarizacija da bi BJT radio u aktivnom režimu
VCE
BR
BEVBBVII BМB
−==
BMIII CMC ββββ==
CRCMIVVV CCCEMCE −==
2215. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Q1
VBB
12
RC
12
VCC
12
RB1 2
0
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
ICM=βIBM
IBM
VBE=0.7V VCEM
B
R
BEV
BBV
II BМB
−==
ICM=ββββIBM
iB=IBM=60µµµµAM
Nagib
-1/RC=1/1kΩ
4mA
0mA
8mA
10mA
ICM=6mA
( )VkmACRCMIVV
VV
CCCE
CEMCE
41610 =Ω⋅−=
−=
=BMIII CMC ββββ==
( )mAA 660100 =⋅= µµµµ
1) Princip rada: DC polarizacija da bi BJT radio u aktivnom režimu
( )Aµ60 =
VCEM
2315. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Q1
VBB
12
RC
12
VCC
12
RB1 2
0
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
iB=ib+IBM
M
Nagib
-1/RC
iC=ic+ICM
vCE=vce+VCEM+-
4mA
0mA
8mA
10mA
1) Princip rada:• Pojačava male signale (u okolini radne tačke)
4mA
0mA
8mA
10mA
( )( )( )tVV
ktmAVCRCiVv
CRCiCRCMIVvCRCiVv
CMCE
CCCE
CCCE
ωωωω
ωωωω
sin)2(4
1sin)2(4
−=
Ω⋅−=
−=
−−=
−=
tAAi
tIIi
B
BmBМB
ωωωωµµµµµµµµ
ωωωω
sin)20(60
sin
+=
+=
tmAmAi
tAmAi
tCmIIi
tBmIhIi
C
C
CMC
ECMC
ωωωω
ωωωωµµµµ
ωωωω
ωωωω
sin)2(6
sin)20(1006
sin
sin21
+=
⋅+=
+=
⋅+=
iB[µA]ic[mA]
vb=VB sinωt
24
4mA
0mA
8mA
10mA
15. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Q1
VBB
12
RC
12
VCC
12
RB1 2
0
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
iB=ib+IBM
Nagib
-1/RC
iC=ic+ICM
vCE=vce+VCEM
4mA
0mA
8mA
10mA
+-
1) Princip rada:• Pojačavač struje
M M
vCE zavisi od otpora RC –nije osobina idealnog pojačavača napona
Strujno pojačanje ic/ib ostalo isto, a naponsko pojačanje se smanjilo.
Dakle, radi se suštinski o pojačavaču struje!
2515. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Q1
VBB
12
RC
12
VCC
12
RB1 2
0
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
iB=ib+IBM
Nagib
-1/RC
iC=ic+ICM
vCE=vce+VCEM
4mA
0mA
8mA
10mA
+-
1) Princip rada:• Pojačavač struje
M
Pojačanje struje u konkretnom slučaju iznosi
10040
4
4080
48==
−
−=
∆
∆==
= A
mA
AA
mAmA
Bi
Ci
i
iA
ConstVb
cs
CE µµµ
2615. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Q1
VBB
12
RC
12
VCC
12
RB1 2
0
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
iB=ib+IBM
Nagib
-1/RC
iC=ic+ICM
vCE=vce+VCEM
4mA
0mA
8mA
10mA
+-
1) Princip rada:• Pojačavač struje
M
Pojačanje napona u konkretnom slučaju (1) iznosi
10003.0
3
73.076.0
47==
−
−=
∆
∆==
= V
V
VV
VV
BEv
CEv
v
vA
ConstIbe
ce
B
iB
vBE
2715. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Q1
VBB
12
RC
12
VCC
12
RB1 2
0
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
iB=ib+IBM
Nagib
-1/RC
iC=ic+ICM
vCE=vce+VCEM
4mA
0mA
8mA
10mA
+-
1) Princip rada:• Pojačavač struje
M
Pojačanje napona u konkretnom slučaju (2) iznosi
8003.0
4.2
73.076.0
54.7==
−
−=
∆
∆==
= V
V
VV
VV
BEv
CEv
v
vA
ConstIbe
ce
B
iB
vBE
2815. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
2) DC polarizacija obezbeđuje rad u aktivnom režimu
Napajanje sa dve baterije nije racionalno.Isti efekat se postiže i sledećom konfiguracijom:
Q1
VBB
12
RC
12
VCC
12
RB1 2
0
IB
IC
VBE
15.11.2016
2922. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
RB2
12
RC1
2
VCC
12
Q1
RB1
12
0
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
2) DC polarizacija
IB
IC
VBE
Da bi se uspostavila ekvivalencija sa prethodnom šemom, treba od baze prema VCC i masi odrediti parametre ekvivalentnog Tevenenovog generatora.
Ovo kolo predstavlja osnovu za praktičnu realizaciju pojačavača sa zajedničkim emitorom
3022. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
RB1 2
0
RB2
12
VCC
12
VBB
12
RB1
12
0
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
2) DC polarizacija
VB
21
21
21
2
BR
BR
BR
BR
R
V
BR
BR
BR
V
B
CCBB
+=
+=
Q1
VBB
12
RC
12
VCC
12
RB1 2
0
IB
IC
VBE
VB
Faza?
3122. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
2) DC polarizacija – analiza: zamenimo tranzistor modelom za velike signale
B
R
BEV
BBV
IB
−=
BIIC β= C
RC
IVV CCCE −=
Na kraju treba proveriti da li je BC spoj inverzno polarisan (VBC=VBE-VCE<0 zaNPN).
VBB
12
RB1 2
RC
12
VCC
12
0
IB
IC
VBE
VCE
βIB
0
RB1 2 VCC
12
RC
12
1 2
VBB
12
IB
IC
VCE
βIB
VBE
3222. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
2) DC polarizacija
Nije dovoljno samo da tranzistor radi u aktivnom režimu.
Treba obezbediti:
Što veći opseg izlaznog napona (do ulaska u zasićenje ili zakočenje) naročito kod pojačavača velikih signala
3322. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
2) DC polarizacija
Što veći opseg izlaznog napona (do ulaska u zasićenje ili zakočenje)
Da bi se obezbedionajveći opseg promene izlaznog napona (od zasićenja do zakočenja) najbolje je da VCEM=VCC/2
IC
VCE
IBMM
ICM
VCCVCC/2
Zapravo nešto manje od VCC/2
34
Q1
VBB
12
RC
12
VCC
12
RB1 2
0
IB
VBE
22. novembar 2015. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
3) Odnosi snaga
VCE
IC= Rp
Najjednostavniji slučaj RC=Rp
Trenutna snaga na Rp22
)( cCMpCpp
R iIRiRp +==
Srednja snaga na Rp22
CeffpCMpp
R IRIRP +=
Prvi član odgovara struji u mirnoj radnoj tački (DC), a drugi potiče od efektivne vrednosti struje kroz RC = Rp.
CMcpcCCMpp
R IiRiRIRp 222
++=
2
0 minminCMp
izap
Rp
R IRPPc
===
3522. novembar 2015. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
3) Odnosi snaga
Trenutna snaga na tranzistoru
2)( CCCCCCCCCCT
CCEBBECCET
iRiViiRVp
ivivivp
−=−=
≈+=
Srednja snaga (disipacija) na tranzistoru
CRCCdT PPPP −==
Na tranzistoru se troši najveća snaga u odsustvu signala
CMCEMCMCMCCCT
CMCCMCCCMpCCRCCT
IVIIRVP
IRIVIRPPPPC
=−=
−=−=−=
)(max
22
max min
0
Najjednostavniji slučaj RC=Rp
3622. novembar 2015. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim sorsom
3) Odnosi snaga
Stepen iskorišćenja u odsustvu signala
%50
/2VV za
1
CCCEM
=
=
−=−
=
−=
−==
η
η
η
η
CC
CEM
CC
CEMCC
CMCC
CMCEMCMCC
CC
dCC
CC
pR
V
V
V
VV
IV
IVIV
P
PP
P
P
Najjednostavniji slučaj RC=Rp
3722. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
4) Stabilnost
Nestabilnost dolazi do izražaja usled:
• tolerancija procesa proizvodnje tranzistora• β β β β za isti tip tranzistora razlikuje se i više od 100% (npr za BC107b 200<ββββ<450)
• promena radne temperature
3822. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
4) Stabilnost
Za BJT GENERALNO VAŽI
•VBE smanjuje se za 2.5 mV pri porastu T za 1 K,
• inverzna struja zasićenja kolektorskog spoja IC0
udvostručava se pri porastu T od 10 K;
• koeficijent strujnog pojačanja β raste za 0.7% pri porastu T za 1 K.
3922. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
4) Stabilnost
Nestabilnost usled:
Q1
VBB
12
RC
12
VCC1
2RB
1 2
0
IB
IC
VB
E
• tolerancija procesa proizvodnje tranzistora
6V 10V
VCE
IC
5mAIB=50µA
β=100M1
10mAIB=50µA
2V
β=200M2
Čak i ako bi se obezbedila konstantna struja IB, promene ββββ pri zameni BJT mogu da izazovu značajne promene struje IC i VCE.
4022. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitoromQ1
VBB
12
RC
12
VCC
12
RB1 2
0
IB
IC
VB
E
Nestabilnost usled:•promena radne temperature T1 < T2
IB=0.7mA
IB=0.6mA
IB=0.5mA
IB=0.4mA
IB=0.3mA
IB=0.2mA
IB=0.1mAIB=0mA
IB=0.7mAIB=0.6mA
IB=0.5mA
IB=0.4mAIB=0.3mAIB=0.2mA
IB=0.1mAIB=0mA
60
50
40
30
20
10
161412108642
IC(mA)
VCE(V)
Pd Pdmax=350mW
Pdmax=380mW
4) Stabilnost
Pdmax=ICVCE
4122. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitoromQ1
VBB
12
RC
12
VCC
12
RB1 2
0
IB
IC
VB
E
IB=0.4mAIB=0.4mA
60
50
40
30
20
10
161412108642
IC(mA)
VCE(V)
Pdmax=350mW
Pdmax=380mW
• Značaj izbora mirne radne tačke
!!!M iznad Pdmax!!!
M
VCEM>VCC /2
4) Stabilnost
4222. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitoromQ1
VBB
12
RC
12
VCC
12
RB1 2
0
IB
IC
VB
E
IB=0.5mAIB=0.5mA
60
50
40
30
20
10
161412108642
IC(mA)
VCE(V)
Pdmax=350mW
Pdmax=380mWM ispod Pdmax
M
• Značaj izbora mirne radne tačke
4) Stabilnost
4322. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
4) Stabilnost
Nestabilnost usled promene temperature:
0.65V 0.7V
600
500
400
300
200
100
VBE(V)
IB(µµµµA)
• T2 > T1, radna tačka se pomera iz M1 u M2• napon se menja za ∆∆∆∆VBE, a struja za ∆∆∆∆IB
T2 T1Q1
VBB
12
RC
12
VCC
12
RB1 2
0
IB
IC
VBE
M1
M2
∆∆∆∆IB
∆∆∆∆VBE
4422. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
4) Stabilnost Šta utiče na stabilnost
radne tačke?Od čega zavisi struja
kolektora?
Q1
VBB
12
RC
12
VCC
12
RB1 2
0
IB
IC
VBE
B
BEBBB
R
VVI
−= 0)1( CBC III ββ ++=
00 )1()1( C
B
BE
B
BBC
B
BEBBC I
R
V
R
VI
R
VVI βββββ ++−=++
−=
IC zavisi od ββββ,
VBE i IC0
4522. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
Faktori nestabilnostiQ1
VBB
12
RC
12
VCC
12
RB1 2
0
IB
IC
VBE
0
1
C
C
I
IS
∂
∂=
BE
C
V
IS
∂
∂=2 β∂
∂= CI
S3
β+= 11SBR
Sβ
−=2B
BBCE
B
BE
B
BB
R
VI
R
V
R
VS ≅+−= 03
0)1( C
B
BE
B
BBC I
R
V
R
VI βββ ++−=
β∆+∆+∆=∆ 3201 SVSISI BECC
4) Stabilnost
4622. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
Faktori nestabilnosti
Q1
VBB
12
RC
12
VCC
12
RB1 2
0
IB
IC
VBE
(A/A) 10011 ≈+= βS
(A/V) 10 3
2
−−≈−=BR
Sβ
(A) 10 4
03
−≈≅+−=B
BBC
B
BE
B
BB
R
VI
R
V
R
VS
β∆+∆+∆=∆ 3201 SVSISI BECC
Za RB=30k, VBB=12V, ββββ=50: S1=51, S2=-1,7mA/V, S3=0.4mAZa ∆∆∆∆T=50oC => ∆∆∆∆IC0=32nA, ∆∆∆∆VBE=-0.125V, ∆∆∆∆ββββ= 25
10,2mAmA10mA2,0μA6,1 ≅++=∆ CI
4) Stabilnost
4722. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Q1
RE
12
RB1
12
0
RC
12
RB2
12
VCC
12
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
IB
IC
VBE
VCE
Kako smanjiti temperaturskunestabilnost radne tačke?
Na red sa emitorom vezati otpornik RE.
Šta se dešava?
T , IB , IC , IE , a onda
IE
VE , VBE , IB , IC
4) Stabilnost
Sa RE pojačavač stabilniji!
4826. novembar 2015. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
[Ako poraste T] => [ IB raste (zašto?) ] =>
Q1
RE
12
RB1
12
0
RC
12
RB2
12
VCC
12
d) Stabilnost veća ako postoji RE
[ raste IC i to ββββ puta brže (zašto?) ] => [raste VE (zašto?)]
[VBE se smanjuje (zašto?)] => [ IB se smanjuje (zašto?)]
4922. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
Stabilizacija emitorskim otpornikom !!!
RE
12
VCC1
2
RC
12
Q1
RB1
12
0
RB2
12
RC
12
VCC
12
VBB1
2
RE
12
Q1
RB1 2
0
21
21
21
2
BR
BR
BR
BR
R
V
BR
BR
BR
V
B
CCBB
+=
+=
≡
4) Stabilnost
Za one koji žele
da nauče više
5022. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
Da bi IE, a time i IC,
što manje zavisilo
od VBE, potrebno je
VBB>>VBE , a da ne bi
zavislo od ββββ treba
RE>>RB/(1+ββββ)
RC
12
VCC
12
VBB
12
RE
12
Q1
RB1 2
0
)1/(
1
β
β
++
−=
+=
BE
BEBBE
EB
RR
VVI
II
0=−−− EEBEBBBB RIVRIV
IB
IE
VBE
Dalje
4) Stabilnost
5122. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
4) Stabilnost Nestabilnost usled promene temperature:
0.65V 0.7V
600
500
400
300
200
100
VBE(V)
IB(µµµµA)
• T2 > T1, radna tačka se pomera iz M1 u M2• napon se menja za ∆∆∆∆VBE, a struja za ∆∆∆∆IB
mnogo manje nego bez RE !!!
T2 T1
M1
M2
∆∆∆∆IB
∆∆∆∆VBE
RC
12
VCC
12
VBB
12 RE
12
Q1
RB1 2
0
5222. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
Postoji ograničenje u VBB:
RCIC treba da bude što veće da bi naponsko
pojačanje bilo veće.
Ako VBB raste, opseg napona na RC se smanjuje.
0=−+−− BBBBCBCCCC VRIVRIV
RC
12
VCC
12
VBB
12
RE
12
Q1
RB1 2
0
IB
IE
VBE
BBBBCBCCCC VRIVVRI −+−=
4) Stabilnost
Za one koji žele
da nauče više
5322. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
Da bi se što više približili ovim kontradiktornim
zahtevima bira se da je
VBB oko VCC/3
VCB oko VCC/3
RCIC oko VCC/3.
To podrazumeva da je pad napona na RB zanemariv.
IB je reda µµµµA, na otporniku od 100k, pad napona x0.1V
RC
12
VCC
12
VBB
12
RE
12
Q1
RB1 2
0
IB
VCC/3
VCC/3ICVCC/3
4) Stabilnost
Za one koji žele
da nauče više
5422. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
Za RE>>RB/(1+ββββ)
IE ne zavisi od ββββ !!!
RC
12
VCC
12
VBB
12
RE
12
Q1
RB1 2
0
E
BEBB
BE
BEBBE
R
VV
RR
VVI
−≈
++
−=
)1/( β
IB
IE
VBE
Ovo znači da IB može da se zanemari
u odnosu na struju kroz naponski razdelnik.
Obično se bira da struja kroz razdelnik bude (0.1 do 1)IE
RE
12
VCC
12
RC
12
Q1
RB1
12
0
RB2
12
4) Stabilnost
Za one koji žele
da nauče više
5522. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Q1
RE
12
RB1
12
0
RC
12
RB2
12
VCC
12
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
IB
IC
VBE
VCE
IE
Faktori nestabilnosti
0
1
C
C
I
IS
∂
∂=
BE
C
V
IS
∂
∂=2
β∂
∂= CI
S3
EB
CEEB
EB
BE
EB
BBC
RR
IRR
RR
V
RR
VI
)1(
)1)((
)1()1(
0
β
β
ββ
ββ
++
+++
++−
++=
4) Stabilnost
Za one koji žele
da nauče više
5622. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Q1
RE
12
RB1
12
0
RC
12
RB21
2
VCC
12
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
IB
IC
VBE
VCE
IE
EB
E
RR
RS
++
+=
ββ
1
11
Q1
VBB
12
RC
12
VCC
12
RB1 2
0
IB
IC
VBE
β+= 11S17≈ 51=
Za RB1=8.3k, RB2=6.2k, (RB=3k), RE=150ΩΩΩΩ, ββββ= 50
4) Stabilnost
Za one koji žele
da nauče više
5722. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Q1
RE
12
RB1
12
0
RC1
2
RB2
12
VCC
12
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
IB
IC
VBE
VCE
IE
EB RRS
)1(2
β
β
++−=
Q1
VBB
12
RC
12
VCC
12
RB1 2
0
IB
IC
VBE
BRS
β−=2
3105 −⋅≈ 31017 −⋅=
Za RB1=8.3k, RB2=6.2k, (RB=3k), RE=150ΩΩΩΩ, ββββ= 50
4) Stabilnost
Za one koji žele
da nauče više
5822. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Q1
RE
12
RB1
12
0
RC
12
RB2
12
VCC
12
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
IB
IC
VBE
VCE
IE
[ ]
[ ]23
2
03
)1(
))((
)1(
)()(
EB
EBBEBB
EB
CBBEBBEB
RR
RRVVS
RR
IRVVRRS
β
β
++
+−≈
++
+−+=
Q1
VBB
12
RC
12
VCC
12
RB1 2
0
IB
IC
VBE
B
BB
R
VS ≅3
31013,0 −⋅≈ 3107,1 −⋅≈
Za RB1=8.3k, RB2=6.2k, (RB=3k), RE=150ΩΩΩΩ, ββββ= 50
4) Stabilnost
Za one koji žele
da nauče više
5922. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
Q1
VBB
12
RC
12
VCC
12
RB1 2
0
IB
IC
VBE
mA4≈∆ CI
Za ∆∆∆∆T=50oC => ∆∆∆∆IC0=32nA, ∆∆∆∆VBE=-0.125V, ∆∆∆∆ββββ= 25
mA 54≈∆ CI
Q1
RE
12
RB1
12
0
RC
12
RB2
12
VCC
12
4) Stabilnost
6022. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
RE
12
VCC
12
RC
12
Q1
RB1
12
0
RB2
12
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
Projektovati kolo (odrediti vrednosti elemenata kola) za polarizaciju pojačavača sa slike tako da je IEM=1mA, kada je VCC=12V. Upotrebiti tranzistor sa ββββ=100, VBE=0.7V.
IB
IC
VBE
Ω==+ kI
VRR
E
CCBB 120
1.021
VCEΩ== k
EI
V
ER E 3.3
Usvoji se VB =1/3 VCC = 4V.
Tada je VE=4-VBE=3.3V
IE
VB
Usvoji se struja kroz razdelnik
0.1IE =0.1mA:VE
4) Stabilnost - sinteza
Za one koji žele
da nauče više
6122. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
V421
2 =+
CC
BB
B VRR
R
Proverimo vrednost za IE :
RE
12
VCC
12
RC
12
Q1
RB1
12
0
RB2
12
IB
IC
VBE
VCE
IE
VB
Sada može da se koriguje RE =3k, čime se dobija IE=1.01mA,
što je bliže projektnom zahtevu.
Ω=Ω⋅=⇒ kkRB 40120V12
V4 2
Ω=Ω−Ω=⇒ kkkRB 8040120 1
mAkkRR
VVI
BE
BEBBE 93.0
2667.03.3
7.04
)1/(=
+
−=
++
−=
β
Ω==⇒ kRR
RRR
BB
BBB 67.26
21
21
4) Stabilnost - sinteza
Za one koji žele
da nauče više
6222. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
4k ,k8 ,k121
42121 Ω=Ω=Ω==+ BBBB RR
mA
VRR
Alternativno može za struju razdelnika
da se izabere vrednost jednaka IE (veća
potrošnja, manja ulazna otpornost).
U tom slučaju (2) biće:
RE
12
VCC
12
RC
12
Q1
RB1
12
0
RB2
12
IB
IC
VBE
VCE
IE
VB
To znači da nema potrebe da se (u slučaju 2) koriguje RE .
mAmAkkRR
VVI
BE
BEBBE 199.0
02667.03.3
7.04
)1/(≈=
+
−=
++
−=
β
4) Stabilnost - sinteza
Za one koji žele
da nauče više
6322. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
199.01001
100
1mAIIIIII EEEEEC =≈=
+=
+==
β
βα
Konačno, treba odrediti još
vrednost za RC:RE
12
VCC
12
RC
12
Q1
RB1
12
0
RB2
12
IB
IC
VBE
VCE
IE
VB
41
43/Ω=== k
mA
V
I
VR
C
CCC
Vrednost RC ne zavisi od ββββ niti drugih parametara tranzistora
4) Stabilnost - sinteza
Za one koji žele
da nauče više
6422. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
Domaći 7.0 (fakultativno):
Za oba slučaja iz prethodnog
primera izračunati
očekivanu promenu struje IE
ukoliko se ββββ promeni od 50
do 150.
Iskazati promenu u
procentima u odnosu na
nominalni slučaj IE=1mA i
ββββ=100.
RE
12
VCC
12
RC
12
Q1
RB1
12
0
RB2
12
IB
IC
VBE
VCE
IE
VB
Rešenje:
Slučaj 1: 0.94mA< IE <1.04mA, 10%
Slučaj 2: 0.984mA< IE <0.995mA, 1.1%
4) Stabilnost - sinteza
Za one koji žele
da nauče više
6522. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Q1
R
Q2
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
4) Stabilnost – preko izvora konstantne struje(ima veliku unutrašnju otpornost za AC)
IB
IC
VBE
VCE
IE
R
VVVI BEEECC
REF
−−−=
)(VCC
-VEE
I
VBE
IREF
VCC
R
VVVII BEEECC
REF
−+==
21 QQ ≡
Strujno ogledalo
Current mirror
RB
0
RC
Q1
Za one koji žele
da nauče više
6622. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Vg
Q1
Cs
RE
Rp
RB2
VCC
Cs
RC
Rg
0
Cs
RB1
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
5) Analiza za male signale Generatore jednosmernog napona zamenjujemo unutrašnjom otpornošću (R=0, kratak spoj)
6722. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Cs
Cs
Q1
RB
Vg
CsRg
VCC
0
0
RC
VEE
0
I2I
Rp
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
5) Analiza za male signale - za slučaj polarizacije preko izvora konstantne strujeGeneratore jednosmernih struja zamenjujemo unutrašnjom otpornošću (R ->∞, prazan hod)
RB
0
RC
Q1
6822. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Vg
Cs
Q1
Cs
Cs
Q1
RE
Rp
RBRB2
Vg
Cs
VCC
Cs
RC
Rg
VCC
0
0
Rg
0
Cs
RCRB1
VEE
0
I2I
Rp
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
5) Analiza za male signale Na ovom nivou analize podrazumevaćemo da, pri nominalnim frekvencijama, za koje je pojačavač projektovan, reaktanse svih kondenzatora teže nuli i ne utiču na osobine pojačavača (kratak spoj).
6922. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
5) Analiza za male signale nezavisno od načina polarizacije tranzistora (sa ili bez RE ili izvor konstantne struje) dobijaju se ekvivalentna kola iste topologije za male naizmenične signale.
0
Q1
RpRB
Vg
Rg
RC
Pojačanje ne zavisi od frekvencije!!!
7022. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
5) Analiza za male signale
0
Q1
RpRB
Vg
Rg
RC
1. Tranzistor (ZE),
2. Elementi kola za DC polarizaciju,
3. Pobuda-generator,
4. Opterećenje - potrošač
1.2.3. 4.
Kolo pojačavača čine:
Pojačavač
7122. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
5) Analiza za male signale
Aovu
Ri
Ru
iu
vu
ii
vi
Generalizovana šema realnog pojačavača napona(videti prvu nedelju predavanja „Osnovi pojačavačke tehnike ½“ )
12
Rp
12
12
Vg
0
Rg12
7222. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
5) Analiza za male signale
12
Rp
12
12
Vg
0
Rg12
Aovu
Ri
Ru
iu
vu
ii
vi
Pojačavač napona
?
)0(
=
=
∞→≡
i
pu
uu
i
Ri
vR
?=
∞→
≡
p
u
io
Rv
vA
?
0
=
=
≡
u
i
ii
vi
vR
7322. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
5) Analiza za male signale
Otpornost pojačavača
Otpornost tranzistora
UlaznaRu
IzlaznaRi
UlaznaRut
IzlaznaRit
0
Q1
RpRB
Vg
Rg
RC
7422. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
12
0
Ig Rg
12
Rp
121
2
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
5) Analiza za male signale
Asoiu
RiRu
iu
vu
ii
vi
Pojačavač struje
Za one koji žele da nauče više
7522. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
12
0
Ig Rg
12
Rp
121
2
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
5) Analiza za male signale
ASSiu
RiRu
iu
vu
ii
vi
Pojačavač struje
?
0
0
=
=
=≡
i
pu
uu
v
Ri
vR
?
0
0
=
=
=≡
i
pu
iSS
v
Ri
iA
?
0
=
=
≡
u
i
ii
vi
vR
Za one koji žele da nauče više
7622. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
5) Analiza za male signale
0
Q1
RpRB
Vg
Rg
RC
iu
vu
ib
vb
ic
vc
ii
vi
Tranzistor zameniti modelomVideti predavanja iz 5. nedelje „05. Modeli poluprovodnickih komponenata (16)“
7722. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
5) Analiza za male signale –model sa h-parametrima
iu
vu
ib
vb
ic
vc
ii
viRC
12
Rp
12
Vg RB
12
12
12
Rg12
0
h11e
h12evc
h21eib
h22e
Tranzistor zamenjen modelom sa h-parametrima.Vratićemo se kasnije na kompletne izraze, najpre da
analiziramo jednostavniju varijantu.
7822. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
0
12
12
h11
Rg
ic=h21 ib
0
RpRB
RC
h11e
h21eib
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
iu
vu
ib
vb
ic
vc
ii
vi
uC
e
eC
u
uei
CueCbei
vRh
hR
R
vhv
RihRihv
11
2121
2121
−=−=
−≈−=
Ru=?
Ri=?
Ao=?Aovu
5) Analiza za male signale – model sa h12=0, h22=0
C
e
e
u
u
io R
h
h
iv
vA
11
21
0
−=
=
=
7922. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
h11
Rg
Vg
ic=h21 ib
0
RpRB
RC
h11e
h21eib
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
5) Analiza za male signale – model sa h12=0, h22=0
iu
vu
ib
vb
ic
vc
ii
vi
eBeu
Be
BeBe
u
uu
hRhR
Rh
RhRh
i
vR
1111
11
1111
za >>≈
+===
eBub
u
Be
Bb
hRii
iRh
Ri
11
11
za >>≈
+=
Ru
Ru=? Ri=?
0
12
12
Aovu
-(h21eRc/h11e)Ao=
8022. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
h11
Rg
Vg
ic=h21 ib
0
RpRB
RC
h11e
h21eib
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
5) Analiza za male signale –zamena h-parametrima; h12=0, h22=0
iu
vu
ib
vb
ic
vc
ii
vi
0 0, 0, za 22u ==== ebCi hivRR
Ri
Ru=h11e
Ri=
Ao=
RC
-(h21eRc/h11e)0
12
12
Aovu
8122. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
5) Analiza za male signale –zamena h-parametrima; h12=0, h22=0
Ru=h11e
Ri= RC
Ao= -(h21eRc/h11e)
0
12
12
Aovu
Parametri pojačavača sa zajedničkim emitorom:
8222. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
h11
Rg
Vg
ic=h21 ib
0
RpRB
RC
h11e
h21eib
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
5) Analiza za male signale – model sa h12=0, h22=0
iu
vu
ib
vb
ic
vc
ii
vi
eB
Beu
eB
B
u
e
u
be
p
u
cSS
hR
Rhi
hR
R
i
h
i
ih
Ri
iA
11
21
11
2121
0+
=+
==
=
=
Za one koji žele da nauče više
8322. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
h11
Rg
Vg
ic=h21 ib
0
RpRB
RC
h11e
h21eib
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
5) Analiza za male signale – model sa h12=0, h22=0
iu
vu
ib
vb
ic
vc
ii
vi
Ru=h11e
Ri=
Ass=
RC
h21eRB/(RB+h11e)
eBeeB
BeSS hRh
hR
RhA 1121
11
21 za >>≈+
=
Assiu
0
12
12
Za one koji žele da nauče više
8422. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
12
Vg
0
Rg12 12
Rp
12
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
5) Analiza za male signale – model sa h12=0, h22=0
iu
vu
ip
vpRu=h11e
Ri= RC
Ao= -(h21eRc/h11e)
Aovu
g
u
u
p
g
p
v
v
v
v
v
vA ==
Pojačanje opterećenog pojačavača pobuđenog iz realnog izvoraVideti predavanja „01 Uvod osnovi pojacavacke tehnike 1 od 2“ i primeniti na
pojačavač sa ZE
8522. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
12
Vg
0
Rg12 12
Rp
12
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
5) Analiza za male signale – model sa h12=0, h22=0
iu
vu
ip
vpRu=h11e
Ri= RC
Ao= -(h21eRc/h11e)
Aovu
uC
e
e
pC
p
uo
pC
p
p vRh
h
RR
RvA
RR
Rv )(
11
21−+
=+
=g
ge
eu v
Rh
hv
+=
11
11
Pojačanje opterećenog pojačavača pobuđenog iz realnog izvora
8622. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
12
Vg
0
Rg12 12
Rp
12
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
5) Analiza za male signale – model sa h12=0, h22=0
iu
vu
ip
vpRu=h11e
Ri= RC
Ao= -(h21eRc/h11e)
Aovu
ge
eC
e
e
pC
p
g
u
u
p
g
p
Rh
hR
h
h
RR
R
v
v
v
v
v
vA
+−
+===
11
11
11
21 )(
Pojačanje opterećenog pojačavača pobuđenog iz realnog izvora
8722. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
12
Vg
0
Rg12 12
Rp
12
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
5) Analiza za male signale – model sa h12=0, h22=0
iu
vu
ip
vpRu=h11e
Ri= RC
Ao= -(h21eRc/h11e)
Aovu
pC
Cp
ge
e
g
u
u
p
g
p
RR
RR
Rh
h
v
v
v
v
v
vA
++−===
11
21
Pojačanje opterećenog pojačavača pobuđenog iz realnog izvora
8808. novembar 2011. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
5) Analiza za male signale – zamena hibridnim ππππ-modelom
iu
vu
ib
ic
vc
ii
viRC
12
Rp
12
Vg RB
12
12 1
2
Rg12
0
vππππ ro
gmvππππ
rππππ
uvv =π )( Comi Rrvgv π−=
CmComi
u
io RgRrg
v
v
v
vA −≅−=== )(
π
Za one koji žele
da nauče više
8908. novembar 2011. Jednostepeni pojačavači sa BJT
RC
12
Rp
12
Vg RB
12
12 1
2
Rg12
0
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
e) Analiza za male signale – zamena hibridnim ππππ-modelom
iu
vu
ib
ic
vc
ii
vi
vππππ ro
gmvππππ
rππππ
za ππ
π
ππ rRr
Rr
RrRr
i
vR B
B
BB
u
uu >>≈
+===
Ru
Za one koji žele
da nauče više
9008. novembar 2011. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
5) Analiza za male signale – zamena hibridnim ππππ-modelom
iu
vu
ib
ic
vc
ii
viRC
12
Rp
12
Vg RB
12
12 1
2
Rg12
0
vππππ ro
gmvππππ
rππππ
CCoi RRrR ≅=
Ri
Za one koji žele
da nauče više
9108. novembar 2011. Jednostepeni pojačavači sa BJT
RC
12
Rp
12
RB
12
12 1
2
Rg12
0
iu
vu
ib
ic
vc
ii
vi
vππππ ro
gmvππππ
rππππ
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
e) Analiza za male signale – zamena hibridnim ππππ-modelom
0
12
12
Ru=rππππ
Ri=RC
Ao=-gmRc
Aovuvu
Za one koji žele
da nauče više
9208. novembar 2011. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
5) Analiza za male signale – zamena hibridnim ππππ-modelom
vu
ib
ic
vc
ii
viRC
12
Rp
12
Vg RB
12
12 1
2
Rg12
0
vππππ ro
gmvππππ
rππππ
π
π
π
π
ππ rgrR
rRgi
rR
rR
i
g
i
vg
Ri
iA m
B
Bmu
B
B
u
m
u
m
p
u
cSS ≅
+=
+==
=
=
0
iu
Za one koji žele da nauče više
9322. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
5) Analiza za male signale
12
Vg
0
Rg12 12
Rp
12
iu
vu
ip
vp
Ru=rππππ
Ri=RC
Ao= -gmRc
Aov
u
pC
pC
g
m
pC
pC
ge
e
RR
RR
Rr
rg
RR
RR
Rh
hA
++−=
++−=
π
π
11
21
Pojačavačem sa ZE može da se ostvari naponsko pojačanje reda nekoliko stotina.
Znak „-“ ukazuje da je signal na izlazu suprotne faze od ulaznog
Usled konačne ulazne otpornosti (reda kΩΩΩΩ) dobro je da se pobuđuju generatorima male izlazne otpornosti.
Usled konačne izlazne otpornosti (x10kΩΩΩΩ) povoljan je za pobudu potrošača sa što većom otpornošću.
πrhR eu ≅≅ 11
Ci RR ≅
9422. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
5) Analiza za male signale –zamena h-parametrima
iu
vu
ib
vb
ic
vc
ii
viRC
12
Rp
12
Vg RB
12
12
12
Rg12
0
h11e
h12evc
h21eib
h22e
Izrazi izvedeni na osnovu kompletnog modela sa h-parametrima i kompletnog hibridnog ππππ-modela
dati su u knjizi
Za one koji žele da nauče više
95
Domaći 7.1:Izračunati napon na potrošaču od Rp=8ΩΩΩΩ ako je pobuđen iz
generatora Vg=10mV i Rg=600ΩΩΩΩ u slučaju da je povezan preko pojačavača sa zajedničkim emitorom čiji su parametri: RC=5k, RB=100k, h11E=1k, h12E=0, h21E=100, h22E=0;
Pojačavač sa zajedničkim kolektorom
22. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT96
22. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
5) Analiza za male signale
Konačna otpornost u emitorskom kolu značajno utiče na osobine pojačavača sa ZE.
Vg
Q1
Cs
RE
Rp
RB2
VCC
Cs
RC
Rg
0
Cs
RB1
- otpornost u emitoru
9722. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
e) Analiza za male signale
Konačna otpornost u emitorskom kolu značajno utiče na osobine pojačavača sa ZE.
Vg
Q1
Cs
RE
Rp
RB2
VCC
Cs
RC
Rg
0
Cs
RB1
- otpornost u emitoru
)( 2111
21
Eee
Ce
u
io
Rhh
Rh
v
vA
+−≅=
C
i
ii R
i
vR ==
)( ; 2111 EeeututB
u
uu RhhRRR
i
vR +===
iu
vu
Za RE=0, dobijaju se izrazi za klasični pojačavač sa ZE.
Znači: Ao smanjenoRu povećanoRi ostalo isto
ii
vi
9822. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
e) Analiza za male signale
Konačna otpornost u emitorskom kolu značajno utiče na osobine pojačavača sa ZE.
- otpornost u emitoru
)( 2111
21
Eee
Ce
u
io
Rhh
Rh
v
vA
+−≅=
C
i
ii R
i
vR ==
)( ; 2111 EeeututB
u
uu RhhRRR
i
vR +===
iu
vu
Za RE=0, dobijaju se izrazi za klasični pojačavač sa ZE.
Znači: Ao smanjenoRu povećanoRi ostalo isto
ii
vi
9922. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
e) Analiza za male signale - otpornost u emitoru
10022. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
e) Analiza za male signale - otpornost u emitoru
10122. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
5) Analiza za male signale - otpornost u emitoru
Uticaj RE na osobine pojačavača sa ZE može se analizirati primenom ma kog od malosignalnih modela (h- parametri, hibridni ππππ-model, T-model),
ali je najzgodniji T-model)
RB
12
RE
12
0
12
RC
12
12Vg
Rg12
Rp
12
gmvππππrππππ
Za one koji žele da nauče više
10222. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
gmvbe
revbe
ib
ic
ie
Pojačavač sa zajedničkim emitorom5) Analiza za male signale - otpornost u emitoru
Najpogodije je da se koristi T-model za analizu pojačavača sa ZE koji sadrže otpornost u emitoru
T
Cm
V
Ig =
E
Te
I
Vr =
revbe
ααααie
eeemeembem iirgrigvg α=== )()(
Za one koji žele da nauče više
10322. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
5) Analiza za male signale - otpornost u emitoru
Rp
Pojačanje
)( Ee
C
u
io
Rr
R
v
vA
+−== α
)( Ee
C
u
io
Rr
R
v
vA
+−≅=
re
Rp
RERutRu
iu ib
Ri
ic
ie=vu/(re+RE)
vu
ααααie
RB
RC
ip
vi
C
Ee
uCci
CeCci
RRr
vRiv
RiRiv
)( +−=−=
−=−=
α
α
Naponsko pojačanje ZE približno jednako količniku ukupne otpornosti u kolu kolektora i kolu emitora!!!
Za one koji žele da nauče više
10422. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
5) Analiza za male signale - otpornost u emitoru
Pojačanje
Naponsko pojačanje smanjeno za (1+gmRE)
re
Rp
RERutRu
iu ib
Ri
ic
ie=vu/(re+RE)
vu
ααααie
RB
RC
ip
vi
)( Ee
C
u
io
Rr
R
v
vA
+−== α
)/1(
)/1(
eE
Cmo
eE
C
e
o
rR
RgA
rR
R
rA
+−=
+−=
α
)1( Em
Cmo
Rg
RgA
+−≅
Za one koji žele da nauče više
10522. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
5) Analiza za male signale - otpornost u emitoru
vg
re
Rp
RERu
iu ib
Ri
ic
ie=vu/(re+RE)
vu
ααααie
RB
RC
ip
vi
utB
u
uu RR
i
vR ==
Za one koji žele da nauče više
10622. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
re
Rp
RERutRu
iu ib
Ri
ic
ie=vu/(re+RE)
vu
ααααie
RB
RC
ip
vi
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
5) Analiza za male signale - otpornost u emitoru
vg
b
uut
i
vR ≡
Ee
ue
Rr
vi
+=
))(1( Eeut RrR ++= β
Ulazna otpornost tranzistora veća je (1+ββββ) puta od otpornosti u emitoru
ββββαααα
+=−=
1)1( e
ebi
ii
Za one koji žele da nauče više
10722. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
5) Analiza za male signale - otpornost u emitoru
Rp
))(1(
0 )(
Ee
REut
E
ut
Rr
RR
R
++=
=≠
β
g11
m
)(
E
e
E
ut
REutR
r
R
R
R+≅+=
re
Rp
RERutRu
iu ib
Ri
ic
ie=vu/(re+RE)
vu
ααααie
RB
RC
ip
vi
)(
)1(
))(1( )(
e
Ee
e
Ee
ut
REut
r
Rr
r
Rr
R
R +=
+
++=
β
β
Malom modifikacijom RE može značajno da se utiče na ukupnu ulaznu otpornost
Za one koji žele da nauče više
10822. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
5) Analiza za male signale - otpornost u emitoru
Rp
re
Rp
RERutRu
iu ib
Ri
ic
ie=vu/(re+RE)
vu
ααααie
RB
RC
ip
vi
Izlazna otpornost :Određuje se pri vu=0,
a tada su ib=0 i ie=0
C
i
ii R
i
vR ==
Za one koji žele da nauče više
10922. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
5) Analiza za male signale - otpornost u emitoru
Rp
ββββ≈ssA
re
Rp
RERutRu
iu ib
Ri
ic
ie=vu/(re+RE)
vu
ααααie
RB
RC
ip
vi
0=
≡
pu
pss
Ri
iA
Ee
uep Rr
vii
+== αααααααα
))(1( Ee
u
utB
u
u
uu
Rr
v
RR
v
R
vi
++≅==
β)(
))(1(
Ee
Eess Rr
RrA
+
++=
ββββαααα
Strujno pojačanje isto kao bez RE
Za one koji žele da nauče više
11022. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
5) Analiza za male signale - otpornost u emitoru
Ukupno naponsko pojačanje
re
Rp
RERutRu
iu ib
Ri
ic
ie=vu/(re+RE)
vu
ααααie
RB
RC
ip
vi
vg
Ri
Rg
vi
g
u
u
i
g
i
v
v
v
v
v
vA ==
)(
)(
pC
Ee
ui
pCei
RRRr
vv
RRiv
+−=
−=
α
α
g
Eeg
Eeg
ug
uu v
RrR
Rrv
RR
Rv
))(1(
))(1(
+++
++≅
+=
β
β
Za one koji žele da nauče više
11122. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
ααααie
re
vg
RCRp
RE
RB
Rut
Ru
iu ib
Ri
ic ip
ie=vu/(re+RE)
Rg
vu
vi
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
5) Analiza za male signale - otpornost u emitoru
Ukupno naponsko pojačanje
g
u
u
i
g
i
v
v
v
v
v
vA ==
))(1(
))(1()(
Eeg
Ee
Ee
pC
RrR
Rr
Rr
RRA
+++
++
+−=
β
βα
))(1(
)(
Eeg
pC
RrR
RRA
+++−=
ββ
Ukupno naponsko pojačanje manje nego bez RE, ali je -ulazna otpornost veća i-manje osetljiv na promenu ββββ
11222. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
f) Analiza u frekvencijskom domenu
Prethodna analiza:
• Reaktanse svih kondenzatora zanemarene
Rezultat:
• Pojačanje ne zavisi od frekvencije -Ravna amplitudska karakteristika
• Prihvatljivo samo pri nekim frekvencijama – u propusnom opsegu
11322. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
f) Analiza u frekvencijskom domenu
Realno kolo:
Reaktanse kondenzatora konačne
• Na NF CS i CE predstavljaju konačne impedanse
• CS blokiraju (oslabe) NF signal
• CE ponaša se kao impedansa u emitoru – smanjuje pojačanje
• Na VF Cµµµµ i Cπ π π π (vidi ππππ model BJT) dolaze do izražaja
• Cµµµµ kratkospaja C i B
• Cππππ kratkospaja B za E (masu)
CS1
CS2
11422. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
f) Analiza u frekvencijskom domenu
NF – u hibridnom ππππ modelu zanemareni rx<<rππππ i ro (vrlo veliki)
uticaj Cµµµµ i Cππππ je zanemariv pri NF (reaktanse velike);
gmvππππvππππrππππ
Za one koji žele da nauče više
11522. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
f) Analiza u frekvencijskom domenu
NF – Uticaj sva tri kondenzatora CS1, CS2 i CE (Vidi Za one koji žele da nauče više)
U slučaju da ne postoji interakcija medju njima
[ ]pCS
pRRC +
=2
3
1ω
[ ]dBV
V
g
i
++
=
1
12
β
ωgB
eE
pRR
rC
[ ]gBS
pRrRC +
=π
ω1
1
1
Dominantno
Za one koji žele da nauče više
11622. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
f) Analiza u frekvencijskom domenu
VF – CS1, CS2 i CE
predstavljaju kratak spoj
Tranzistor se zamenjuje hibridnim ππππ modelom
gmvππππvππππrππππ
11722. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
f) Analiza u frekvencijskom domenu
VF – CS1, CS2 i CE predstavljaju kratak spojTranzistor se zamenjuje hibridnim ππππ modelom
gmVππππ
Vππππrππππ Cππππ
Cµµµµ
ro RCRp
rxRg
Vg
Rp´
gBxgB
Bgg
RRrr
r
RR
RVV
+++=
π
π´
[ ]gBxg RRrrR += π´
Vg´
Za one koji žele da nauče više
11822. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
f) Analiza u frekvencijskom domenu
VF – Zamena Tevenenovim generatorom na ulazu
gmVππππ
Vππππ Cππππ
CµµµµRg´
Vg´ Rp´
gBxgB
Bgg
RRrr
r
RR
RVV
+++=
π
π´
[ ]gBxg RRrrR += π´
pCop RRrR =´
Za one koji žele da nauče više
11922. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
f) Analiza u frekvencijskom domenu
VF –Primenom Milerove teoreme, za Ao= -gmRp´
gmVππππ
VππππCππππ
Ceq
R´g
Vg´Rp´
A
ZZ
−=
11
´)1( pmu
equ
RgCCC
CCC
++=
+=
µπ
π
Cu
πVRgV pmi ´−=
Vi
Za one koji žele da nauče više
12022. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
f) Analiza u frekvencijskom domenu
VF –
´)/(1
/1
1´
guo
o
g
RC
sVV
=
+=
ω
ωπ
gmVππππ
VππππCππππ
Ceq
R´g
Vg´ Rp´ Vi
πVRgV pmi ´−=
ogBx
pm
gB
B
g
i
sRRrr
Rgr
RR
R
V
V
ωπ
π
/1
1´
++++−=
og
i
s
A
V
V
ω/1+=
Za one koji žele da nauče više
12122. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
f) Analiza u frekvencijskom domenu
VF –
´)/(1 guv RC=ω
og
i
s
A
V
V
ω/1+= (dB)
g
i
V
V
´)(2
1
gu
vRC
fπ
=
12222. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
f) Analiza u frekvencijskom domenu
VF – Rezime
Gornja granična frekvencija određena je vremenskom
konstantom Rg´ i Cu.
za RB>>Rg i rx<<Rg, Rg´=Rg//rππππ , to znači da će Rg = Rgeneratora
uticati na fv ukoliko nije Rg>>rππππ.
U Cu dominira Ceq , zapravo deo Cµµµµ koji se preslikava na ulaz.
Iako je Cµµµµ malo, preslikava se kao (1+gmRp´) puta veća
kapacitivnost i snižava fv.
Za one koji žele
da nauče više
12322. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
f) Analiza u frekvencijskom domenu - Primer 7.1
Odrediti pojačanje na srednjim frekvencijama kao i gornju
graničnu frekvenciju kola sa slike ako se zna da je
VCC=VEE=10V, I=1mA, RB=100k, RC =8k, Rg= 5k, Rp=5k,
ββββ=100, VA=100V, Cµµµµ = 1pF, ft = 800MHz i rx=50ΩΩΩΩ.
RgRp
Za one koji žele
da nauče više
12422. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
f) Analiza u frekvencijskom domenu - Rešenje primer 7.1
Za IC= I=1mA, parametri hibridnog modela imaju sledeće
vrednosti:
mA/V40026.0
1===
mV
mA
V
Ig
T
Cm
k5.2mA/V40
100===
mgr
βπ
k100mA1
V100===
C
Ao
I
Vr
pF8108002
10046
3
=⋅⋅⋅
⋅==+
−
πωµπ
t
mgCC
pF7)( =−+= µµππ CCCC
Za one koji žele
da nauče više
12522. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
f) Analiza u frekvencijskom domenu - Rešenje
Pojačanje na srednjim frekvencijama je:
´pm
gBxgB
B RgRRrr
r
RR
RA
+++−=
π
π k3´ == pcop RRrR
V/V30−=A
pF128´)1( =++= pmu RgCCC µπ
Da bi se odredila granična frekvencija, treba naći Cu i Rg´
[ ] k65.1)(´ =+= gBxg RRrrR π
kHz.754´2
1==
gu
vRC
fπ
Za one koji žele
da nauče više
12622. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
f) Analiza u frekvencijskom domenu - Za vežbu 7.1
Odrediti vrednost otpora potrošača za koju će se pojačanje na
srednjim frekvencijama iz prethodnog primera smanjiti na
polovinu. Kolika će tada biti granična frekvencija
pojačavača?
(Analizirati dobijene vrednosti i uporediti ih sa prethodnim)
Rešenje: 1.9k, 1.42MHz.
Za one koji žele
da nauče više
127
Sadržaj
1. Pojačavač sa zajedničkim emitorom
2. Pojačavač sa zajedničkom bazom
3. Pojačavač sa zajedničkim kolektorom
12822. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
2. Pojačavač sa zajedničkom bazom
a. Princip radab. DC polarizacijac. Odnosi snagad. Stabilnoste. Analiza za male signale
i. Ulazna otpornostii. Pojačanjeiii. Izlazna otpornost
f. Analiza u frekvencijskom domenu
Pojačavač sa zajedničkom bazom
129
Pojačavač sa zajedničkom bazom
1) Princip rada:• Tranzistor radi u konfiguraciji ZB
Ulaz – iE, vEB pobuda u emitorskom koluIzlaz – iC, vCB potrošač u kolektorskom koluFaktor strujnog pojačanja ic/ie ≈≈≈≈1
za vi=vcb=0; VCB= const. = VCBM
• Tranzistor radi u aktivnom režimu• Pojačava male signale (u okolini radne tačke)• Ne obrće fazu• Pojačanje struje ≈ 1• Pojačavač napona
22. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT130
Q1
0
Pojačavač sa zajedničkom bazom
1) Princip rada:• Tranzistor radi u konfiguraciji ZB
IC
VCB
IE
VEB
Faktor strujnog pojačanja h21C=ic/ie= ααααza VCB= const. = VCBM
Ulaz – iE Izlaz – iC
22. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
131
Pojačavač sa zajedničkom bazom
2) DC polarizacija:
RC
12
0
VCC
12
Q1
RE
12
RB1
12
RB2
12
22. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT132
Pojačavač sa zajedničkom bazom
2) DC polarizacija:• Tranzistor radi u konfiguraciji ZB
RC
12
0
VCC
12
Q1
RE
12
RB1
12
RB2
12
22. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
133
Pojačavač sa zajedničkom bazom
• Tranzistor radi u konfiguraciji ZB2) DC polarizacija:
RC
1 2
0
VCC
12
Q1RE
1 2
RB1
1 2
RB2
1 2
22. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT134
Pojačavač sa zajedničkom bazom
• Tranzistor radi u konfiguraciji ZB2) DC polarizacija:
RC
1 2
0
VCC
12
Q1RE
1 2
22. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
135
Pojačavač sa zajedničkom bazom
2) DC polarizacija:• Tranzistor radi u konfiguraciji ZB
Faza?
Vg
Q1RC
1 2
Rg1 2
VCC
12
CS2
Rp
12
RE1 2
0
CS1
VEE
12
22. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT136
Pojačavač sa zajedničkom bazom
3) Analiza za male signale
0
CS2
CS1
Q1
Vg
Rp
12
VCC
12
VEE
12
RE1 2
RC1 2
Rg1 2
VEE i VCC kratak spoj;
CS1 i CS2 kratak spoj;
22. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
137
Pojačavač sa zajedničkom bazom
RE
12
RC
12
Q1Rg
1 2
0
Rp
12
Vg
Pojačavač
3) Analiza za male signale
Pobuda Potrošač
22. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Tranzistor zameniti modelomVideti predavanja iz 5. nedelje „05. Modeli poluprovodnickih komponenata“
138
e) Analiza za male signale – model sa h-parametrima
iu
vu
ie
vb
ic
vc
ii
vi
h11b
h12bvc
h21bie
h22b
Ekvivalentna šema ista kao za ZE, samo su he-parametari zamenjeni sa hb-parametrima i RE umesto RB
Pojačavač sa zajedničkom bazom
Rg12
RE
12
0
12
1 2
RC
12
VgRp
12
22. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
13922. novembar 2016. Modeli poluprovodničkih
komponenata
Hibridni model – h parametri
Relacije između h-parametara konfiguracija ZB sa ZE kada se ima u vidu realna činjenica da je
h12E<<1, h11Eh22E<<1, h12B<<1, h11Bh22B<<1, h12C≈1
[ ]
[ ]
[ ]
[ ]
/1S 0 01
A/A 1 11
V/V 11 01
1
2222
21
2222
212121
21
2121
121212
21
221112
111111
21
1111
mhohhh
hh
h)h-(hh
hh
hhhh
hhh
ohmhhhh
hh
EC
E
EB
EEC
E
EB
ECE
E
EEB
ECE
E
EB
=Ω=≈=≈+
≈
−≈+=−≈+
−≈
≈−=≈−+
≈
=Ω=<<+
≈
Model bipolarnog tranzistora
140
h11
Rg
Vg
ic=h21 ib
0
RpRB
RC
h11b
h21bie
e) Analiza za male signale – model sa h12b=0, h22b=0
iu
vu
ie
vb
ic
vc
ii
vi
0 0, za /1 u22 ===∞→= bCibit ivRRhR
Ru=h11b
Ri=
Ao=
RC
(h21bRc/h11b)0
12
12
C
e
eC
b
b
p
u
io R
h
hR
h
h
Rv
vA
11
21
11
21 ≈−=
∞→
=ee
eb
u
uu h
h
hh
i
vR 11
21
1111
1<<
+=≈=
Pojačavač sa zajedničkom bazom
22. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Aovu
141
e) Analiza za male signale – model sa h12=0, h22=0
Ci RR =
Ru=h11b
Ri=
Ao=
RC
(h21bRc/h11b)0
12
12
C
e
eo R
h
hA
11
21≈
e
eb
u
uu
h
hh
i
vR
21
1111
1+=≈=Mala ulazna otpornost
Veliko naponsko
pojačanje (kao ZE)
NE obrće fazu
Relativno velika izlazna
otpornost (kao ZE)
αβ
β=
+≈
1SSAStrujno pojačanje ≈1
Pojačavač sa zajedničkom bazom
22. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Aovu
142
Pojačavač sa zajedničkom bazom
22. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
143
Pojačavač sa zajedničkom bazom
22. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT144
e) Analiza za male signale –zamena T- modelom
Pojačavač sa zajedničkom bazom
22. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
145
0
12
12
e) Analiza za male signale –zamena T-modelom
Ci RR =
Ru=re
Ri=
Ao=
RC
gmRc
CmC
e
C
e
eo RgR
rR
h
hA ==≈
α
11
21
e
e
ebu
rh
hhR =
+=≈
21
1111
1Mala ulazna otpornost
Veliko naponsko
pojačanje (kao ZE)
NE obrće fazu
Relativno velika izlazna
otpornost (kao ZE)
11
≈=+
≈ αβ
βSSAStrujno pojačanje ≈1
Pojačavač sa zajedničkom bazom
22. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Aovu
146
Primena:Ograničena zbog veoma male ulazne otpornosti:
Neka je Rg=2.5k, RC=10k, re=25ΩΩΩΩ, gm=40mS, pojačanje neopterećenog je 400, a ukupno:
Pojačavač sa zajedničkom bazom
gu
uCm
g
u
u
p
g
pu RR
RRg
v
v
v
v
v
vA
+===
• VF signali priključeni preko koaksialnog kabla(da bi se sprečila refleksija signala - prilagođenje po impedansi Zc=50-75ΩΩΩΩ)
Strujni bafer – jedinično strujno pojačanje – prilagođenje male u veliku izlaznu otpornost.
( ) 42525
2510101040)( 33 ≈⋅⋅⋅== −
g
pu v
vA
22. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
147
Pojačavač sa zajedničkom bazom
22. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT148
Sadržaj
1. Pojačavač sa zajedničkim emitorom
2. Pojačavač sa zajedničkom bazom
3. Pojačavač sa zajedničkim kolektorom
22. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
14922. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
3. Pojačavač sa zajedničkim kolektorom
a. Princip radab. DC polarizacijac. Odnosi snagad. Stabilnoste. Analiza za male signale
i. Ulazna otpornostii. Pojačanjeiii. Izlazna otpornost
f. Analiza u frekvencijskom domenu
Pojačavač sa zajedničkim kolektorom
150
Pojačavač sa zajedničkim kolektorom
1) Princip rada:• Tranzistor radi u konfiguraciji ZC
Ulaz – ib, vBC pobuda u baznom kolu (B-C)Izlaz – iE, vEC potrošač u emitorskom kolu (E-C)Faktor strujnog pojačanja ie/ib
za vi=vec=0; VEC= const. = VECM
• Tranzistor radi u aktivnom režimu• Nije unilateralan h12c≈1• Ne obrće fazu• Pojačanje napona ≈ 1• Pojačanje struje ≈ 1+ββββ
22. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
151
Q1
0
Pojačavač sa zajedničkim kolektorom
1) Princip rada:• Tranzistor radi u konfiguraciji ZC
IE
VEC
IB
VBC
Faktor strujnog pojačanja h21C=ie/ib= 1+β1+β1+β1+βza VEC= const. = VECM
Ulaz – iB, vBC
Izlaz – iE, vEC
22. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT152
Q1
RE
12
RB2
12
RC
12
VCC
12
0
RB1
12
Pojačavač sa zajedničkim kolektorom
2) DC polarizacija:• Tranzistor radi u konfiguraciji ZC
22. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
153
Pojačavač sa zajedničkim kolektorom
• Tranzistor radi u konfiguraciji ZC2) DC polarizacija:
0
Q1
RB1
12
VCC
12
RE
12
RC1
2
RB2
12
22. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT154
Pojačavač sa zajedničkim kolektorom
• Tranzistor radi u konfiguraciji ZCFaza?
2) DC polarizacija:
RE
12
RB2
12
VCC
12
0
RB1
12
Q1
22. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
155
Pojačavač sa zajedničkim kolektorom
2) DC polarizacija:
RB1
12
Q1
0
VCC
12
CS1
VBB
12
Rp
12
Vg
CS2Rg
1 2
RE
12
22. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT156
RB1
12
Q1
0
VCC
12
CS1
VBB
12
Rp
12
Vg
CS2Rg
1 2
RE
12
Pojačavač sa zajedničkim kolektorom
3) Analiza za male signale
VEE i VBB kratak spoj;
CS1 i CS2 kratak spoj;
22. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
157
Pojačavač sa zajedničkim kolektorom
Pojačavač
3) Analiza za male signale
Pobuda Potrošač
RB
12
Q1
0
Rp
12
Vg
RE
12
Rg1 2
22. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Tranzistor zameniti modelomVideti predavanja iz 4. nedelje „04. Modeli poluprovodnickih komponenata (14)“
158
e) Analiza za male signale – model sa h-parametrima
iu
vu
ib
vb
ie
vc
ii
viRC
12
Rp
12
Vg RB
12
12
12
Rg12
0
h11c
h12cvec
h21cib
h22c
Ekvivalentna šema ista kao za ZE, samo su he-parametari zamenjeni sa hc-parametrima; RE umesto RC
Pojačavač sa zajedničkim kolektorom
RERB
22. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
159
e) Analiza za male signale – model sa h12c=1, h22c=0
1 2
0
RE
12
RB
12
h11c
h21cib
iu
vu
ib
vb
ie
ve
ii
vi
Ru=?
Ri=
Ao=
?
?0
12
12
EeeESScc
b
uut RhhRAhh
i
vR )1( 21111211 ++≈+==
Pojačavač sa zajedničkim kolektorom
h12cve
ec
b
eSS hh
i
iA 2121 1+=−≈=
22. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Aovu
160
1 2
0
RE
12
RB
12
h11c
h21cie
iu
vu
ib
vb
ie
ve
ii
vi
Ri=
Ao≈1
?
0
12
12
11 ≈<oA
EutButu RhRRRR 21≈≈=
Pojačavač sa zajedničkim kolektorom
h12cve
Eee
Eeo
Rhh
RhA
)1(
)1(
2111
21
++
+≈
ccEc
c
u
u
io
hhRh
h
iv
vA
211211
21
/0
−−=
=
=
Ru≈h21eRE
22. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Aovu
e) Analiza za male signale – model sa h12c=1, h22c=0
161
1 2
0
RE
12
RB
12
h11c
h21cie
iu
vu
ib
vb
ie
ve
ii
vi
Ri=h11e/h21e
0
12
12
)1(,
)1()/(
1
21
11
11
21
11
112112 e
e
eBg
e
egB
cgBcce
eit
h
h
hRRh
hRR
hRRhhi
vR
+≈
<<+
+≈
+−≈=
Pojačavač sa zajedničkim kolektorom
h12cve
e
eitEiti
h
hRRRR
21
11≈≈=
Ao≈1
Ru≈h21eRE
22. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Aovu
e) Analiza za male signale – model sa h12c=1, h22c=0
162
1 11
11
e
eBg
ih
hRRR
+
+=
1≈oA
PEeeu RRhhR )1( 2111 ++≈Velika ulazna otpornost
Naponsko pojačanje ≈1
NE obrće fazu
Mala izlazna otpornost
β+≈ 1SSAStrujno pojačanje
Pojačavač sa zajedničkim kolektorom
Ri=h11e/h21e
0
12
12
Ao≈1
Ru≈h21eRE
22. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Aovu
e) Analiza za male signale – model sa h12c=1, h22c=0
163
e) Analiza za male signale –zamena T- modelom
Pojačavač sa zajedničkim kolektorom
Rg
ααααie
vg RBRp
re
Rg
RB
Rp
22. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT164
e) Analiza za male signale –zamena T-modelom
Pojačavač sa zajedničkim kolektorom
1 β+
+=
eBg
i
rRRR
1≈oA
))(1( Peu RrR +++≈ βVelika ulazna otpornost
Naponsko pojačanje ≈1
NE obrće fazu
Mala izlazna otpornost
β+≈ 1SSAStrujno pojačanje
Ri=h11e/h21e
0
12
12
Ao≈1
Ru≈ββββRp
22. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Aovu
165
Pojačavač sa zajedničkim kolektorom
22. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT166
Pojačavač sa zajedničkim kolektorom
22. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
167
Za vežbu 7.2:Za pojačavač sa prethodne slike, kod koga je Rg=10k, Rp=1k,
I=5mA, RB=40k, ββββ=100 i VA=100V, naći Rut, Ru, Ao, A i Ri.Kolika je maksimalna vrednost amplitude izlaznog prostoperiodičnog signala pri kojoj tranzistor neće ući u oblast zakočenja? Koliki se napon na izlazu očekuje ako je amplituda napona vbe ograničena na 10mV. Koliko će biti naponsko pojačanje kada je Rp=2k i Rp=500ΩΩΩΩ?
Pojačavač sa zajedničkim kolektorom
Rešenje:96.7k; 28.3k; 0.735 V/V; 0.8 V/V, 84 Ω; 5 V; 1.9 V; 0.768 V/V; 0.685 V/V.
22. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT168
Primena:Kao bafer između naponskog generatora (pojačavača) sa velikom unutrašnjom otpornošću i potrošača sa malom otpornošću.
Obično izlazni stepen u pojačavačkom lancu koji se vezuje za potrošačmale otpornosti.
Pojačavač sa zajedničkim kolektorom
22. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
169
Domaći 7.2:Izračunati napon na potrošaču od Rp=8ΩΩΩΩ ako je pobuđen iz
generatora Vg=10mV i Rg=600ΩΩΩΩ u slučaju da je povezan:a) Direktno;b) preko pojačavača sa zajedničkim kolektorom čiji su parametri:
RE=5k, RB=100k, h11E=1k, h12E=0, h21E=100, h22E=0;c) preko pojačavača sa zajedničkim emitorom čiji su parametri:
RC=5k, RB=100k, h11E=1k, h12E=0, h21E=100, h22E=0;d) preko kaskadne veze pojačavača sa zajedničkim emitorom iz
tačke c) (ulaz vezan za generator) i pojačavača sa zajedničkim kolektorom iz tačke b) (izlaz vezan za Rp).
Pojačavač sa zajedničkim kolektorom
22. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT170
Domaći 7.2:Izračunati napon na potrošaču od Rp=8ΩΩΩΩ ako je pobuđen iz
generatora Vg=10mV i Rg=600ΩΩΩΩ u slučaju da je povezan:a) Direktno;
Pojačavač sa zajedničkim kolektorom
22. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
171
Domaći 7.2:Izračunati napon na potrošaču od Rp=8ΩΩΩΩ ako je pobuđen iz
generatora Vg=10mV i Rg=600ΩΩΩΩ u slučaju da je povezan:b) preko pojačavača sa zajedničkim kolektorom čiji su parametri:
RE=5k, RB=100k, h11E=1k, h12E=0, h21E=100, h22E=0;
Pojačavač sa zajedničkim kolektorom
22. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT172
Domaći 7.2:Izračunati napon na potrošaču od Rp=8ΩΩΩΩ ako je pobuđen iz
generatora Vg=10mV i Rg=600ΩΩΩΩ u slučaju da je povezan:c) preko kaskadne veze pojačavača sa zajedničkim emitorom iz
domaćeg zadatka 7.1 (ulaz vezan za generator) i pojačavača sa zajedničkim kolektorom iz tačke b) (izlaz vezan za Rp).
Pojačavač sa zajedničkim kolektorom
22. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
173
Rezime:1. Zajednički emitor
Jednostepeni pojačavači sa BJT
Rg
vi
Rp
vg vu
Ru
Ri
)1(11 eBeBBu rRhRrRR βπ +===
CeComo RhRrgA 21 )( −≈−=
CCoi RRrR ≈=
)()(
)(
11
21
ge
pC
e
g
pC
u
pCm
gB
B
u
Rh
RRh
Rr
RRA
RRgRrR
rRA
+−=
+−≅
+−=
π
π
π
β
β−≡−= umSS RgA
22. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT174
Rezime:1.a Zajednički emitor sa otpornikom u emitoru
Jednostepeni pojačavači sa BJT
Rg
vi
Rp
vg vu
Ru
Ri
) )(1( EeBu RrRR ++= β
1
0
Em
Cm
Rg
RgA
+−≈=
Ci RR ≈
) )(1(
)(
Eeg
pC
uRrR
RRA
+++−≅
ββ
RE
CE
22. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
))1( ( 2111 EeeBu RhhRR ++=
175
Rezime:2. Zajednička baza
Jednostepeni pojačavači sa BJT
Rg
vi
Rp
vg vu
Ru
Ri
)( pCm RRgA =
Ci RR ≈
)(
eg
pC
urR
RRA
+≅ α
α≡SSA
eu rR =
22. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT176
Rezime:3. Zajednički kolektor
Jednostepeni pojačavači sa BJT
Rg
vi
Rp
vgvu
Ru
Ri
1 <≈+
=ep
p
rR
RA
β++≈
1
Bg
ei
RRrR
1
pe
Bg
p
Bg
Bu
RrRR
R
RR
RA
+++
+≅
ββ+≡1 SSA
) )(1( peBu RrRR ++≈ β
22. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
177
Rezime:
• Tranzistori rade u aktivnom režimu: BE direktno; BC inverzno; Ic=Isexp(vbe/VT); Ib=Ic/ββββββββ=αααα/(1-αααα); αααα=ββββ/(1+ββββ)
• Za male signale tranzistor se ponaša kao naponom kontrolisani strujni izvor sa gm=IC/VT. Otpornost između B-E sa strane baze rππππ=ββββ/gm [kΩΩΩΩ]
Jednostepeni pojačavači sa BJT
22. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT178
Rezime:• Konfiguracija sa zajedničkim emitorom:
E je na masi za naizmenični signal; Ulazni signal se dovodi na B;Izlazni signal uzima se sa C;Obrće fazu;Veliko pojačanje napona;Relativno velika ulazna otpornost;Relativno velika izlazna otpornost; Otpornost RE povećava ulaznu otpornost na račun smanjenja naponskog pojačanja
Jednostepeni pojačavači sa BJT
22. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
179
Rezime:• Konfiguracija sa zajedničkom bazom:
B je na masi za naizmenični signal; Ulazni signal se dovodi na E;Izlazni signal uzima se sa C;Ne obrće fazu;Veliko pojačanje napona;Veoma mala ulazna otpornost;Relativno velika izlazna otpornost (strujni bafer)
Jednostepeni pojačavači sa BJT
22. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT180
Rezime:• Konfiguracija sa zajedničkim kolektorom:
C je na masi za naizmenični signal; Ulazni signal se dovodi na B;Izlazni signal uzima se sa E;Ne obrće fazu;Pojačanje napona ≈ 1Velika ulazna otpornost;Mala izlazna otpornost (naponski bafer)
Jednostepeni pojačavači sa BJT
22. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
181
Šta smo naučili?
• Uporediti pojačavače sa ZE, ZB i ZC sa stanovišta naponskog pojačanja, ulazne otpornosti i izlazne otpornosti?
• Električna šema, princip rada pojačavača sa ZE i ekvivalentno kolo za male signale na srednjim frekvencijama.
• Uticaj otpornika u RE na karakteristike pojačavača sa ZE.
• Električna šema, princip rada pojačavača sa ZC i ekvivalentno kolo za male signale na srednjim frekvencijama. Na web adresi http://leda.elfak .ni.ac.rs
> EDUCATION > ELEKTRONIKA
slajdovi u pdf formatu
Jednostepeni pojačavači sa BJT
22. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT182
Ispitna pitanja?1. U polju izlaznih karakteristika BJT u konfiguraciji pojačavača sa ZE nacrtati statičku
radnu pravu i označiti izraze koji odredjuju položaj karakterističnih tačaka. Objasniti uticaj promene RC na naponsko pojačanje.
2. Odrediti izraze za naponsko pojačanje neopterećenog pojačavača, ulaznu i izlaznuotpornost pojačavača u konfiguraciji sa ZE.
3. Uticaj promene temperature na promenu položaja radne tačke osnovnog pojačavača sazajedničkim emitorom.
4. Temperaturska stabilizacija osnovnog pojačavača sa zajedničkiom emitorom pomoćuotpornika RE.
5. Frekvencijske karakteristike pojačavača sa ZE (objasniti zašto se smanjuje pojačanje na NF i VF).
6. Električna šema, princip rada pojačavača sa ZB i ekvivalentno kolo za male signale.
7. Odrediti izraze za naponsko pojačanje neopterećenog pojačavača, ulaznu i izlaznuotpornost pojačavača u konfiguraciji sa ZB.
8. Odrediti izraze za naponsko pojačanje neopterećenog pojačavača, ulaznu i izlaznuotpornost pojačavača u konfiguraciji sa ZC.
9. Nacrtati električne šeme i objasniti fazne stavove izlaznog i ulaznog napona kod pojačavačasa ZE, ZB i ZC.
Jednostepeni pojačavači sa BJT
22. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
183
Sledećeg časa
Diferencijalni i višestepeni pojačavači
22. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT184
22. novembar 2016. Jednostepeni MOSFET pojačavači
Pojačavač sa zajedničkim sorsom
U kolu sa slike upotrebljen je tranzistor sa Vt=1V,
µµµµnCox’W/L=1mA/V2, λλλλ=0. Poznato je VDD=15V .
a) Odrediti vrednosti ostalih elemenata kola pod uslovom da je ID=0.5mA i da su padovi
napona na RD i RS isti i iznose VDD/3. (RD=RS =10k, RG1=8M, RG2 =7M)
Rešenje: Domaći 6.1
105.0
53/
105.0
53/
53/
Ω====
Ω====
===
kmA
V
I
V
I
VR
kmA
V
I
V
I
VR
VVVV
D
DD
D
R
S
D
DD
D
R
D
DDRR
S
D
SD
VV
VVVVV
VVVV
G
GSDDGSSG
DDSRS
725
3/
53/
=+=
+=+=
===RG1 i RG2 moraju da obezbede potreban napon na gejtu VG. Određuju se iz uslovaVG =[RG2 /(RG1 +RG2 )] VDD
Zato prvo treba odrediti VG, odnosno VGS .RG1 i RG2 moraju da imaju veliku vrednost da ne bi umanjivali ulaznu otpornost pojačavača. Bitan je njihov odnos, koji obezbeđuje željeni napon. Zato se jedan usvoji a drugi računa.
110 .50
105.0
' 2
1
)(´ 2
1
3
3
n
2n
=⋅
⋅==−
−=
−
−
tox
DtGS
tGSoxD
L
WC
IVV
VVL
WCI
µ
µ
VVVV tGS 21 =+=
Da bi VG =[RG2 /(RG1 +RG2 )] VDD
dalo 7V za VDD=15V, zgodno je da njihov zbir bude 15, a onda sledi da je RG1 =8M i RG2 =7M.
18522. novembar 2016. Jednostepeni MOSFET pojačavači
Pojačavač sa zajedničkim sorsom
U kolu sa slike upotrebljen je tranzistor sa Vt=1V,
µµµµnCox’W/L=1mA/V2, λλλλ=0. Poznato je VDD=15V .
b) Izračunati za koliko će se promeniti ID ukoliko se tranzistor zameni drugim kod koga
je Vt=1.5V. (ID = 0.45mA, ∆∆∆∆ID = -0.05mA,∆∆∆∆ID/ID=-10% )
Za vrednosti elemenata kola izračunate pod a), VG je konstantno=7V, a VGS i ID se menjaju:
Rešenje: Domaći 6.1
2
22n )(´
2
1
OSstOSDsGSG
tOSGStGSOS
OStGSoxD
AVRVVIRVV
VVVVVV
AVVVL
WCI
++=+=
+=⇒−=
=−= µ
Zamenom brojnih vrednosti za Vt=1.5V, VG = 7V, RmA, ∆∆∆∆RS =10k i A=0.5mA/V2, dobija
se kvadratna jednačina po VOS:
mAAVIVVVV OSDOSOSOS 4546,0 953.0 05.5522
==⇒=⇒=−+
Usvajanjem priblićne vrednosti ID = 0.45mA, dobija se ∆∆∆∆ID = -0.05mA, odnosno ∆∆∆∆ID/ID=-10%
18622. novembar 2016. Jednostepeni MOSFET pojačavači
Pojačavač sa zajedničkim sorsom
U kolu sa slike upotrebljen je tranzistor sa Vt=1V,
µµµµnCox’W/L=1mA/V2, λλλλ=0. Poznato je VDD=15V .
c) Ponoviti postupak pod a) i b) u slučaju da se zadrži ista vrednost za ID i RD a da je RS
=0. (RG1=13M, RG2 =2M, ∆∆∆∆ID = -0.375mA, ∆∆∆∆ID/ID=-75% )
Rešenje: Domaći 6.1
110 .50
105.0
' 2
1
)(´ 2
1
3
3
n
2n
=⋅
⋅==−
−=
−
−
tox
DtGS
tGSoxD
L
WC
IVV
VVL
WCI
µ
µ
VVVV tGS 21 =+=
Da bi VG =[RG2 /(RG1 +RG2 )] VDD
dalo 2V za VDD=15V, zgodno je da njihov zbir bude 15, a onda sledi da je RG1 =13M i RG2 =2M.
75,0)5,0/375,0(/
375,0)125,05,0(
125,0)5.12(01 2
1
)(´ 2
1
23-
2n
=−=∆
−=−=∆
=−=
−=
DD
D
D
tGSoxD
II
mAmAI
mAI
VVL
WCI µ
S obzirom da je RS =0, VGS ne zavisi od Vt tako da je:
Znači da je osetljivost sa ∆∆∆∆ID/ID=-10%
porasla na ∆∆∆∆ID/ID=-75%
18722. novembar 2016. Jednostepeni MOSFET pojačavači
Pojačavač sa zajedničkim sorsom
U kolu sa slike upotrebljen je tranzistor sa Vt=1V,
µµµµnCox’W/L=1mA/V2, λλλλ=0. Poznato je VDD=15V .
d) Izračunati naponsko pojačanje ulaznu i izlaznu otpornost u slučaju a) i c). (Aa=-10/11,
Rua=3.73M, Ric=10k, Ac=10, Ruc=1.73M, Ric=10k)
Rešenje: Domaći 6.1
Ω==
Ω=⋅
⋅=
⋅+⋅
⋅⋅⋅=
+=
=⋅⋅⋅−=
=⋅
=−
=
−=
−
−
k10
73,11015
1026
1021013
1021013
1,2510 1010125,0
/125,05,0
10250,0
)(
2
6
12
66
66
21
21
33
3
Di
u
GG
GGu
o
tGS
Dm
Dmo
RR
MR
RR
RRR
A
VmAVV
Ig
RgA
Ω==
Ω=⋅
⋅=
⋅+⋅
⋅⋅⋅=
+=
==⋅⋅⋅+
⋅⋅⋅−=
=⋅⋅
=−
=
+−=
−
−
−
k10
73,31015
1056
107108
107108
91,011
10-
10101011
1010101
/11
1050,02
)(
2
1
6
12
66
66
21
21
33
33
3
Di
u
GG
GGu
o
tGS
Dm
Sm
Dmo
RR
MR
RR
RRR
A
VmAVV
Ig
Rg
RgA
18822. novembar 2016. Jednostepeni MOSFET pojačavači
a) Odrediti vrednosti jednosmernih
napona VD i VS. (VD=2.5V, VS=-2.5V)
U kolu sa slike upotrebljen je tranzistor sa
Vt=1.5V, µµµµnCox’W/L=2A=1mA/V2, VA=75V.
Poznato je VDD= VSS=10V, ID=0.5mA,
RD=15k.
Rg
RP
Pojačavač sa zajedničkim gejtomRešenje: Domaći 6.2
5,2105,0101510 33
GSGSGS
DDDDD
VVVV
VIRVV
−=−=
=⋅⋅⋅−=−= −
VVVVVV
L
WC
IV
VVVL
WCI
StOVGS
tox
DOV
OVtGSoxD
5,2 5,25,11
110 .50
105.0
' 2
1
)(´ 2
1
3
3
n
22n
−=⇒=+=+=
=⋅
⋅==
=−=
−
−
µ
µ
18922. novembar 2016. Jednostepeni MOSFET pojačavači
b) Odrediti A0, Ru, Ri i Av ukoliko je
RP=15k, Rg=50ΩΩΩΩ. (A0=15V/V, Ru =1k,
Ri=15k, Av =7.5V/V)
U kolu sa slike upotrebljen je tranzistor sa
Vt=1.5V, µµµµnCox’W/L=2A=1mA/V2, VA=75V.
Poznato je VDD= VSS=10V, ID=0.5mA,
RD=15k.
Rg
RP
Pojačavač sa zajedničkim gejtomRešenje: Domaći 6.2
Ω==
Ω=⋅
==
=⋅⋅⋅==
=⋅⋅
=−
=
=
−
−
−
k15
1101
11
/151015101
/11
1050,02
)(
2
3
33
3
Di
m
u
Dmo
tGS
Dm
Dmo
RR
kg
R
VVRgA
VmAVV
Ig
RgA
( )
VVA
A
RgRRgA
v
v
genm
pDmv
/5,705,1
5,7
501011
1
10151015
10151015101
1
1
333
333
≈=
⋅⋅+⋅+⋅
⋅⋅⋅⋅=
+=
−
−
19022. novembar 2016. Jednostepeni MOSFET pojačavači
c) Odrediti ukupno naponsko pojačanje
ukoliko je Rg=1k, 10k, 100k.
U kolu sa slike upotrebljen je tranzistor sa
Vt=1.5V, µµµµnCox’W/L=2A=1mA/V2, VA=75V.
Poznato je VDD= VSS=10V, ID=0.5mA,
RD=15k.
Rg
RP
Pojačavač sa zajedničkim gejtomRešenje: Domaći 6.2
( )gengengenm
pDmvRRRg
RRgA⋅⋅+
=⋅⋅+⋅+⋅
⋅⋅⋅⋅=
+=
−−
−
3333
333
1011
5,7
1011
1
10151015
10151015101
1
1
Rgen [kΩΩΩΩ] 1 10 100
Av [V/V] 3.75 0.68 0.07
19122. novembar 2016. Jednostepeni MOSFET pojačavači
U kolu sa slike
upotrebljen je tranzistor sa Vt=1.5V,
VA=75V, µµµµnCox’W/L=2A=1mA/V2.
Poznato je VDD= VSS=10V, ID=0.5mA,
RG=4.7M, RP=15k.
Pojačavač sa zajedničkim gejtomRgen
vgen
RpRu
vu
Ri
vi
a) Odrediti vrednosti jednosmernih napona VG i VS.
Rešenje: Domaći 6.3
VVVVVV
L
WC
IV
VVVL
WCI
VVVVVV
V
StOVGS
tox
DOV
OVtGSoxD
GSSSSGGS
G
5,2 5,25,11
110 .50
105.0
' 2
1
)(´ 2
1
0
0
3
3
n
22
n
−=⇒=+=+=
=⋅
⋅==
=−=
−=⇒−=−=
=
−
−
µ
µ
19222. novembar 2016. Jednostepeni MOSFET pojačavači
U kolu sa slike
upotrebljen je tranzistor sa Vt=1.5V,
VA=75V, µµµµnCox’W/L=2A=1mA/V2.
Poznato je VDD= VSS=10V, ID=0.5mA,
RG=4.7M, RP=15k.
Pojačavač sa zajedničkim gejtomRgen
vgen
RpRu
vu
Ri
vi
b) Odrediti A0, Ru, Ri i Av ukoliko je Rgen=1MΩΩΩΩ.
Rešenje: Domaći 6.3
VVrg
rgA
kmA
V
I
Vr
mSV
mA
V
Ig
rg
rgA
om
om
D
Ao
OV
Dm
om
om
/993,0151
150
10150101
1015010
1
1505,0
75
11
5.022
1
33
33
0
0
==⋅⋅+
⋅⋅=
+=
Ω===
=⋅
==
+=
−
−
VVA
MM
M
kk
kA
RR
RA
RR
RA
kkk
rg
rR
MRR
v
v
genu
uo
ip
p
v
om
oi
Gu
/768,07,5
7,4993,0
16
15
17,4
7,4993,0
115
15
1993,0151
150
1
7,4
=⋅⋅=
Ω+Ω
Ω⋅⋅
Ω+Ω
Ω=
+⋅⋅
+=
Ω≈Ω=Ω
=+
=
Ω==
19322. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
2) DC polarizacija
Stabilan položaj radne tačke:
Ulaznu karakteristiku tranzistora karakteriše značajna promena IB
(500%) za male promene VBE (7.7%)
0.65V 0.7V
100µA
20µA
Za one koji žele da
nauče više #29a
19422. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitoromQ1
VBB
12
RC
12
VCC
12
RB1 2
0
IB
IC
VB
E
IB=0.6mA
IB=0.6mA
60
50
40
30
20
10
161412108642
IC(mA)
VCE(V)
Pdmax=350mW
Pdmax=380mW
M ispod Pdmax
M
VCEM<VCC /2
• Značaj izbora mirne radne tačke
4) Stabilnost
Za one koji žele da
nauče više #31
19522. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
VCC
RC
RB
0
Q1
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
2) DC polarizacija – preko BC otpornika
IB
IC+IB=IE
=VB
E
VCE
IEVB
IC
0=−−− BEBBCECC VRIRIV
01
=−+
−− BEBE
CECC VRI
RIVβ
0
1
=
++
−=
βB
C
BECCE R
R
VVI
Za one koji žele da
nauče više #50a
19622. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
2) DC polarizacija – preko BC otpornika
VCC
RC
RB
0
Q1
IB
IC+IB=IE
=VBE
VCE
IEVB
IC
0
1
=
++
−=
βB
C
BECCE R
R
VVI
Izraz za IE sličan onom sa prethodne šeme
link
Umesto VBB je VCC, a umesto RE je RC.
Da bi IE bila nezavisna od β, potrebno je
RC>>RB/(1+β), odnosno bolje je manje RB.
Međutim, vrednost RB direktno utiče na maksimalni opseg promene
izlaznog napona VC = IBRB-VBE, tako da mora da se traži kompromis.
Za one koji žele da
nauče više #50a
19722. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom2) DC polarizacija – preko BC otpornika
VCC
RC
RB
0
Q1
IB
IC+IB=IE
=VBE
VCE
IE
VB
IC
Domaći 7.4:
Projektovati kolo sa slike tako da se obezbedi IE =1mA i opseg promene izlaznog napona od ±2V (znači minimalno VCEM=2.3V). Poznato je VCC =10V i ββββ=100.
Ukoliko se proračunate vrednosti otpornosti zamene najpribližnijim standardnim iz seta EIA E24, izračunati koliko će se odstupiti od projektnih zahteva?
Za one koji žele da
nauče više #50a
19822. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom2) DC polarizacija – preko BC otpornika
VCC
RC
RB
0
Q1
IB
IC+IB=IE
=VB
E
VCE
IEVB
IC
Domaći 7.4:
Rešenje: RB = 162k, RC=7.7k; IE =1.02mA, VC=2.3V.
EIA E24 Standardne vrednosti(otpornici sa tolerancijom + 5% )
10 22 47
11 24 51
12 27 56
13 30 62
15 33 68
16 36 75
18 39 82
20 43 91
Veće vrednosti
dobijaju se
množenjem x10,
x100, x1000
Za one koji žele da
nauče više #50a
19922. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
RE
RB
0
RC
Q1
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
2) DC polarizacija – preko simetričnog napajanja
IB
IC
VBE
VCE
IE
ββββ+=
1
EB
II
VCC
-VEE
ββββ++
−=
1B
E
BEEEE R
R
VVI
Za pojačavač sa ZB
može RB=0
Zašto?
Za one koji žele da
nauče više #50a
20022. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
f) Analiza u frekvencijskom domenu
NF Utiču CS1, CE i CS2; posmatramo uticaj svakog kondenzatora
posebno
• CS1
vg
vigmvππππ
[ ]dBv
v
g
i
Rg
vππππ
CS1 Rp
Za one koji žele da nauče više #94a
20122. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
f) Analiza u frekvencijskom domenu
NF - CS1
12
0
12
12
12
vgvigmvππππ
Rg
vππππ
CS1
RB R´prππππ
1/1
)(
SgB
B
sCRrR
rRv
++=
π
ππ
RR
RRRRR
C
pC
pCp+
==´
´pmi Rvgv π−=
[ ]gBS
pm
gB
B
g
i
RrRCs
sRg
RrR
rR
V
VA
+++
−==
π
π
π
1
1´
)(
Za one koji žele da nauče više #94a
20222. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
f) Analiza u frekvencijskom domenu
NF - CS1
[ ]gBS
pRrRC +
=π
ω1
1
1
gmvππππ
vg
vigmvππππ
[ ]dBv
v
g
i
Rg
vππππ
[ ]gBS
pRrRC
f+⋅
=ππ 1
12
1
CS1
Za one koji žele da nauče više #94a
20322. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
f) Analiza u frekvencijskom domenu
NF - CE
vg
vigmvππππ
[ ]dBv
v
g
i
Rg
vππππ
RC
Rp
Za one koji žele da nauče više #94a
20422. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
12
12
12
0
12
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
f) Analiza u frekvencijskom domenu
NF - CE
vgVi
ααααie
Rg
Vππππ
CE
RB
R´pre
)/1)(1(
1
EegBgB
Bgb
sCrRRRR
RVI
++++=
β ´pbi RIV β−=
++
++++−==
1
1)1(
´
β
β
β
gB
eE
egB
p
gB
B
g
i
RRrC
s
s
rRR
R
RR
R
V
VA
Ib
Za one koji žele da nauče više #94a
20522. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
gmvππππ
vg
vigmvππππ
[ ]dBv
v
g
i
Rg
vππππ
RC
Rp
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
f) Analiza u frekvencijskom domenu
NF - CE
++
=
1
12
β
ωgB
eE
pRR
rC
++⋅
=
12
12
βπ gB
eE
pRR
rC
f
Za one koji žele da nauče više #94a
20622. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
f) Analiza u frekvencijskom domenu
NF - CS2
vg
vigmvππππ
[ ]dBv
v
g
i
Rg
CS2
Za one koji žele da nauče više #94a
20722. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
0
12 1
2
12
12
12
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
f) Analiza u frekvencijskom domenu
NF – CS2
VgVi
gmVππππ
Rg
Vππππ
CS2
RB Rprππππ
gB
B
RrR
rRV
+=
π
ππ
)(
p
pSC
Cmi R
RsCR
RVgV
++−=
)/(1 2
π
[ ]pCS
pm
gB
B
g
i
RRCs
sRg
RrR
rR
V
VA
+++
−==
2
1´
)(
π
π
RC
Za one koji žele da nauče više #94a
20822. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
gmvππππ
vg
vigmvππππ
[ ]dBv
v
g
i
Rg
vππππ
CS2
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
f) Analiza u frekvencijskom domenu
NF - CS1
[ ]pCS
pRRC +
=2
3
1ω
[ ]pCS
pRRC
f+⋅
=2
32
1
π
Rp
Za one koji žele da nauče više #94a
20922. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
f) Analiza u frekvencijskom domenu
NF – Uticaj sva tri kondenzatoraU slučaju da ne postoji interakcija medju njima
[ ]pCS
pRRC +
=2
3
1ω
[ ]dBV
V
g
i
++
=
1
12
β
ωgB
eE
pRR
rC
[ ]gBS
pRrRC +
=π
ω1
1
1
Za one koji žele da nauče više #94a
21022. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
f) Analiza u frekvencijskom domenu
NF – Uticaj sva tri kondenzatoraDonju graničnu frekvenciju određuje uticaj CE
[ ]pCS
pRRC +
=2
3
1ω
[ ]dBV
V
g
i
++
=
1
12
β
ωgB
eE
pRR
rC
[ ]gBS
pRrRC +
=π
ω1
1
1
Za one koji žele da nauče više #94a
21122. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
f) Analiza u frekvencijskom domenu
NF – Uticaj sva tri kondenzatoraUkoliko postoji interakcija (naročito se ispoljava kod CS1 i CE ),
nije lako izračunati donju graničnu frekvenciju.
2211
321
111
SSESS
pppdRCRCRC
++=++=ε
ωωωω
[ ]dBV
V
g
i
Približno se određuje kao:
Za one koji žele da nauče više #94a
21222. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
f) Analiza u frekvencijskom domenu
NF – Projektovanje
[ ]dBV
V
g
i
S obzirom da dominantnu ulogu igra CE, za željenu fd
izabere se CE tako da član 1/(CERεεεε) predstavlja 80%
zbira. CS1 i CS2 biraju se tako da njihov doprinos bude po
10%.
Za one koji žele da nauče više #94a
21322. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
f) Analiza u frekvencijskom domenu
NF – Projektovanje
Primer:
Odrediti vrednosti kondenzatora CS1, CS2 i CE u kolu sa slike
tako da donja granična frekvencija bude 100Hz. Poznato
je RB=100k, RC=8k, Rp= 5k, Rg=5k, ββββ=100, gm=40mA/V i
rππππ=2.4k.
Za one koji žele da nauče više #94a
21422. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
f) Analiza u frekvencijskom domenu
NF – Projektovanje
Rešenje:
Odrede se vrednosti otpornosti koje “vidi” svaki
kondenzator pod uslovom da je Vg=0 i da su reaktanse
druga dva kondenzatora =0.
Ω=+=
Ω=+
+=
Ω=+=
kRRR
RRrR
kRrRR
pCS
gB
e
gBS
13
721
44.7
2
1
βε
π
Za one koji žele da nauče više #94a
21522. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitoromf) Analiza u frekvencijskom domenu
NF – Projektovanje
Rešenje:
Odredi se vrednost CE tako što se njegov doprinos izjednači
sa 80% zadate granične frekvencije.
10028.08.01
3 ⋅⋅⋅=== πωωε
d
E
pRC
FR
C dE µ
πω
ε
6.2772
10028.08.0=
⋅⋅⋅=
⋅=
Odredi se vrednost CS1 i CS2 tako što se njihov doprinos
izjednači sa 10% zadate granične frekvencije.
FR
CS
dS µ
ω1.2
1.0
1
1 =⋅
= FR
CS
dS µ
ω2.1
1.0
2
2 =⋅
=
Za one koji žele da nauče više #94a
21622. novembar 2016. Jednostepeni pojačavači sa BJT
Pojačavač sa zajedničkim emitorom
f) Analiza u frekvencijskom domenu
Na VVF Cµµµµ i Cπ π π π dolaze do izražaja
• Cµµµµ kratkospaja C i B tranzistora
• Cππππ kratkospaja B za E (masu)
Za one koji žele da nauče više