ukupan skor u januaru može biti 120% pre ispita savet: iza...

Jednostepeni BJT pojačavači

1

123. novembar 2017. 1

Ukupan skor u januaru može biti 120% PRE ISPITASavet: Izađite na kolokvijumMNOGO JE LAKŠE!

Osnovi elektronikePredispitne obaveze: U JANUARU OSTALO

Redovno pohađanje nastave (predavanja+vežbe. 10% 10%

Odbranjene laboratorijske vežbe 10% 10%

Kolokvijum I (25.11.2017.) 50% 20%

Kolokvijum II (20.01.2018.) 50% 20%

------------------------------

120% 60%

216. novembar 2017. 2Uvod

http://leda.elfak.ni.ac.rs/

Najzad da vidimo od čega se sastoji, kako radi, kako se pravi pojačavač?

Pojačavač može da se realizuje i sa BJT tranzistorima



I njih, kao i MOSFET, sagledavamo sa stanovišta: 1) stvaranja uslova da radi – DC polarizacija;2) pojačavanja malih signala – AC režim rada



DCTreba obezbedi jednosmerno napajanje tako da

mirna radna tačka bude na poziciji u kojoj se dobija željeno pojačanje uz minimalna izobličenja.

Mirnu radnu tačku određuju:a) vrednosti otpornosti i DC generatora u kolu

t.j. radna prava na primer ib) I-V karakteristike BJT u kolu

na primer

CCCCCE iRVV −=


2



BJT: mora da radi u aktivnoj oblasti:B-E spoj direktno; B-C spoj inverzno

NPN PNP

BE direktno

VB>VE VB<VE

BC inverzno

VB<VC VB>VC

Značenje VC>VB>VE VC<VB<VE

DCZa pojačavače realizovane na bazi BJT



DCkada se utvrde DC struje i naponi, mogu da se izračunaju dinamički parametri (gm, rd, Ro, h11, h21,... ) aktivnih elemenata

B

T

I

Vr =π

T

Cm

V

Ig =

B

Cm

I

Igr =⋅= πβ



ACTransformišemo električnu šemu u ekvivalentnu šemuza male signale (kako mali signali „vide“ pojedinekomponente):a) Poluprovodničke komponente zameniti AC modelima

NPN i PNP tranzistore

zameniti sa nekim od:

ili ili



ACTransformišemo električnu šemu u ekvivalentnu šemuza male signale :a) Poluprovodničke komponente zameniti AC modelimab) DC izvori napona → kratak spojc) DC izovri struje → izbacimo - prekid


3



ACTransformišemo električnu šemu u ekvivalentnu šemuza male signale:a) Poluprovodničke komponente zameniti AC modelimab) DC izvori napona → kratak spojc) DC izovri struje → prekidd) Svi elementi neophodni za DC polarizaciju tranzistora

ulaze u kolo pojačavača

vivu



ACTransformišemo električnu šemu u ekvivalentnu šemuza male signale:a) Poluprovodničke komponente zameniti AC modelimab) DC izvori napona → kratak spojc) DC izovri struje → prekidd) Svi elementi neophodni za DC polarizaciju tranzistora

ulaze u kolo pojačavačae) Naći pojačanje Ao, Ru i Ri neopterećenog pojačavača

viRi

Ruvu

u

io

v

vA =



ACTransformišemo električnu šemu u ekvivalentnu šemuza male signale:a) Poluprovodničke komponente zameniti AC modelimab) DC izvori napona → kratak spojc) DC izovri struje → prekidd) Naći pojačanje Ao, Ru i Ri neopterećenog pojačavačae) Zameniti model pojačavača u kolu i priključiti AC

pobudu i potrošač i odredimo ukupno pojačanje.

1223. novembar 2017. Jednostepeni BJT pojačavači

AC

gen

u

u

i

gen

iu

v

v

v

v

v

vA ==

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

+=

+=


4


AC

Odredimo ukupno pojačanje

+

+==

genu

u

ip

p

gen

u

u

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

14

Jednostepeni pojačavači sa BJT

15

Osnovi elektronike



Kako se BJT koristi kao pojačavač?


Osnovne osobine MOS tranzistora

Sadržaj:1. Uvod

Poređenje MOSFET – BJT

2. Pojačavač sa zajedničkim emitorom

3. 3. Pojačavač sa zajedničkom bazom

4. 4. Pojačavač sa zajedničkim kolektorom


5


1. 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


1. 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

][k A 10

0.025VΩ⋅≅≅

≅=

xx

r

I

Vr

B

T

µπ

π


[GHz] 10)(2

⋅≅+

= xCC

gf

gdgs

mT

πTMOS

mT fx

CC

gf <⋅≅

+= [GHz] 10

)(2 µππ


VF



Osnovna konfiguracija


6


100

00

BJTMOS

AA ≅


Prenosna karakteristika

pojačanje

2223. novembar 2017. Jednostepeni pojačavači sa BJT

Pojačavači sa BJT

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 neopterećenog pojačavača• Ulazna otpornost• Izlazna otpornost• Ponašanje na niskim frekvencijama, NF• Ponašanje na visokim frekvencijama, VF


Sadržaj


a) Princip radab) DC polarizacijac) Odnosi snaga (videti pojačavače sa MOSFET)d) Stabilnoste) Analiza za male signale

i. Pojačanje neopterećenog pojačavačaii. Ulazna otpornost iii. Izlazna otpornostiv. Analiza u frekvencijskom domenu



a) Princip rada:• Tranzistor radi u konfiguraciji ZE

Ulaz – BIzlaz – C

• Tranzistor radi u aktivnom režimu• Pojačava male signale (u okolini radne tačke)• Obrće fazu• Suštinski - pojačavač struje (strujno pojačanje

ne zavisi od Rp)


7



a) Princip rada:• Tranzistor radi u konfiguraciji ZE: ulaz na B, izlaz sa C

Q1

VBB

12

RC

12

VCC

12

RB1 2

0

IC

VCE

IB

VBE

NPN PNP

BE direktno VB>VE+Vγγγγ

VBE≈0.7VVB<VE-Vγγγγ

VBE≈-0.7V

BC inverzno VB<VC+Vγγγγ

VBC<0.5VVB>VC-Vγγγγ

VBC>-0.5V

Značenje VC>VB>VE

VCE>0.2VVC<VB<VE

VCE<-0.2V

Tranzistor mora biti polarisan tako da radi u aktivnomrežimu B-E direktno; B-Cinverzno

Neophodna pretpolarizacija –jednosmerna (mirna) radna tačka


Q1

VBB

12

RC

12

VCC

12

RB1 2

0


IC=βIB

IB

VBE=0.7V

a) Princip rada:• Tranzistor radi u aktivnom režimu

VCE

BR

BEVBBVII BМB

−==

BMIII CMC ββββ==

CRCMIVVV CCCEMCE −==

Da li obrće fazu?


Q1

VBB

12

RC

12

VCC

12

RB1 2

0


IC=βIB

IB

VBE=0.7V

a) Princip rada:Tranzistor radi u konfiguraciji ZE: ulaz na B, izlaz sa C

VC

Da li obrće fazu?

Ako VB raste, tada VBE …, pa i IB ..., a onda IC..., pa će VC da ….

zato što je CR

CMIVVV CCCEMC −==


Q1

VBB

12

RC

12

VCC

12

RB1 2

0


ICM=βIBM

IBM

VBE=0.7V

a) Princip rada:• Tranzistor radi u aktivnom režimu

VCEM

BR

BEVBBVII BМB

−==

VCEM

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


8


Q1

VBB

12

RC1

2

VCC

12

RB1 2

0


iB=ib+IBM

M

Nagib

-1/RC

iC=ic+ICM

vCE=vce+VCEM+-

4mA

0mA

8mA

10mA

a) 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

30

4mA

0mA

8mA

10mA


Q1

VBB

12

RC

12

VCC

12

RB1 2

0


iB=ib+IBM

Nagib

-1/RC

iC=ic+ICM

vCE=vce+VCEM

4mA

0mA

8mA

10mA

+-

a) Princip rada:

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!


Q1

VBB

12

RC

12

VCC

12

RB1 2

0


iB=ib+IBM

Nagib

-1/RC

iC=ic+ICM

vCE=vce+VCEM

4mA

0mA

8mA

10mA

+-

a) Princip rada:

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


Q1

VBB

12

RC

12

VCC

12

RB1 2

0


iB=ib+IBM

Nagib

-1/RC

iC=ic+ICM

vCE=vce+VCEM

4mA

0mA

8mA

10mA

+-

a) Princip rada:

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


9



b) 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


RB2

12

RC

12

VCC

12

Q1

RB1

12

0


b) 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


RB1 2

0

RB2

12

VCC

12

VBB

12

RB1

12

0


b) 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



b) DC polarizacija - analiza

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<Vγγγγ 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


10



d) Stabilnost

Nestabilnost dolazi do izražaja usled:

• promena radne temperature

• tolerancija procesa proizvodnje tranzistora• β β β β za isti tip tranzistora razlikuje se i više od

100% (npr za BC107b 200<ββββ<450)



4) Stabilnost

Za BJT GENERALNO VAŽI

TEMPAERATURSKI NESTABILNA KOMPONENTA

•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.



d) 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



[Ako poraste T] => [ IB raste (zašto?) ] =>

Q1

RE

12

RB1

12

0

RC

12

RB2

12

VCC

12

d) Stabilnost veća (bolja) ako postoji RE - Zašto?

[ raste IC i to ββββ puta brže (zašto?) ] => [raste VE (zašto?)]

[VBE se smanjuje (zašto?)] => [ IB se smanjuje (zašto?)]


11



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

d) Stabilnost veća ako postoji RE


Q1

R

Q2


c) 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


Vg

Q1

Cs

RE

Rp

RB2

VCC

Cs

RC

Rg

0

Cs

RB1


Generatore jednosmernog napona zamenjujemo unutrašnjom otpornošću (R=0, kratak spoj)

e) Analiza za male signale

44



Cs

Cs

Q1

RB

Vg

CsRg

VCC

0

0

RC

VEE

0

I2I

Rp


polarizacija preko izvora konstantne strujeGeneratore jednosmernih struja zamenjujemo unutrašnjom otpornošću (R ->∞, prazan hod) RB

0

RC

Q1


12

45



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


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).

46




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!!!

47




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

48




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


13

49




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

50




Otpornost pojačavača

UlaznaRu

IzlaznaRi

0

Q1

RpRB

Vg

Rg

RC

51




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 “

52




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.


14

53



0

12

12

h11

Rg

ic=h21 ib

0

RpRB

RC

h11e

h21eib


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

model sa h12=0, h22=0

C

e

e

u

u

io R

h

h

iv

vA

11

21

0

−=

=

=

54

e) Analiza za male signalemodel sa h12=0,

h22=0


h11

Rg

Vg

ic=h21 ib

0

RpRB

RC

h11e

h21eib


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=

55

e) Analiza za male signalemodel sa h12=0,

h22=0


h11

Rg

Vg

ic=h21 ib

0

RpRB

RC

h11e

h21eib


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

56

e) Analiza za male signalemodel sa h12=0, h22=0



Ru=h11e

Ri= RC

Ao= -(h21eRc/h11e)

0

12

12

Aovu

Parametri pojačavača sa zajedničkim emitorom:


15

57



12

Vg

0

Rg12 12

Rp

12


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

58



12

Vg

0

Rg12 12

Rp

12


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

59



12

Vg

0

Rg12 12

Rp

12


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 )(


60



12

Vg

0

Rg12 12

Rp

12


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



16

61

e) Analiza za male signaleVeza h i ππππ modela



12

Vg

0

Rg12 12

Rp

12

iu

vu

ip

vp

Ru=rππππ

Ri=RC

Ao= -gmRc

Aovu

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 ≅

62

Domaći 7.1:Izračunati napon na potrošaču od Rp=8ΩΩΩΩ pojačavača sa

zajedničkim emitorom čiji su parametri: RC=5k, RB=100k, h11E=1k, h12E=0, h21E=100, h22E=0, ako je pobuđen iz generatora Vg=10mV i Rg=600ΩΩΩΩ .

4. Pojačavač sa zajedničkim kolektorom


63




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 isto

ii

vi

64




- otpornost u emitoru


17



- otpornost u emitorue) Analiza za male signale



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




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




VF – CS1, CS2 i CE

predstavljaju kratak spoj

Tranzistor se zamenjuje hibridnim ππππ modelom

gmvππππvππππrππππ


18




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




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+=





VF –

´)/(1 guv RC=ω

og

i

s

A

V

V

ω/1+= (dB)

g

i

V

V

´)(2

1

gu

vRC

fπ

=



f) Analiza u frekvencijskom domenu - Primer

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



19



f) Analiza u frekvencijskom domenu - Rešenje

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




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






Redovno pohađanje nastave (predavanja+vežbe) 10% 10%


Kolokvijum I (25.11.2017.) 50% 20%

Kolokvijum II (20.01.2018.) 50% 20%

------------------------------

120% 60%

76

Sadržaj

1. 2. Pojačavač sa zajedničkim emitorom




20



a. Princip radab. DC polarizacijac. Odnosi snagad. Stabilnoste. Analiza za male signale

i. Pojačanje neopterećenog pojačavačaii. Ulazna otpornostiii. Izlazna otpornostiv. Analiza u frekvencijskom domenu

3. Pojačavač sa zajedničkom bazom

78


a) Princip rada:• Tranzistor radi u konfiguraciji ZB

Ulaz – iE, vEB pobuda u emitorskom koluIzlaz – iC, vCB potrošač u kolektorskom kolu

• Tranzistor radi u aktivnom režimu• Pojačava male signale (u okolini radne tačke)• Ne obrće fazu


79

Q1

0


a) Princip rada:• Tranzistor radi u konfiguraciji ZB

IC

VBC

IE

VBEUlaz – E


Izlaz – C

Tranzistor mora biti polarisan tako da radi u aktivnomrežimu B-E direktno; B-C inverzno

NPN PNP

BE direktno

VB>VE VB<VE

BC inverzno

VB<VC VB>VC

Značenje VC>VB>VE VC<VB<VE

80

RC

12

0

VCC

12

Q1

RE

12

RB1

12

RB2

12


a) Princip rada:• Tranzistor radi u konfiguraciji ZB: ulaz na E, izlaz sa C

IC

VCB

VBEUlaz – E


Izlaz – C

Ako VE raste, tada VBE …, pa i IB …., a onda IC….., pa će VCE

da ….. zato što jeC

RCM

IVV CCC −=

VE

VC


21

81


b) DC polarizacija:

RC

12

0

VCC

12

Q1

RE

12

RB11

2

RB2

12


82


b) DC polarizacija:• Tranzistor radi u konfiguraciji ZB

RC

12

0

VCC

12

Q1

RE

12

RB1

12

RB2

12


83


• Tranzistor radi u konfiguraciji ZB

b) DC polarizacija:

RC

1 2

0

VCC

12

Q1RE

1 2

RB1

1 2

RB2

1 2


84



b) DC polarizacija:

RC

1 2

0

VCC

12

Q1RE

1 2



22

85


b) DC polarizacija:


Vg

Q1RC

1 2

Rg1 2

VCC

12

CS2

Rp

12

RE1 2

0

CS1

VEE

12


Ako VE raste, tada VBE …, pa i IB …., a onda IC….., pa će VCE

da ….. zato što jeCRCMIVVV CCCEMCE −==

86


c) 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;


87


RE

12

RC

12

Q1Rg

1 2

0

Rp

12

Vg

Pojačavač

c) Analiza za male signale

Pobuda Potrošač


Tranzistor zameniti modelomVideti predavanja iz 4. nedelje „04. Modeli poluprovodnickih komponenata (14)“

88

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


Rg12

RE

12

0

12

1 2

RC

12

VgRp

12



23

8923. novembar 2017. 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

90

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<<

+=≈=



Aovu

91

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)



Aovu

92





24

93

e) Analiza za male signale 3. Pojačavač sa zajedničkom bazom


94




95

e) Analiza za male signale –zamena T- modelom



96

0

12

12

Ci RR =

Ru=re

Ri=

Ao=

RC

gmRc

CmC

e

C

e

eo RgR

rR

h

hA ==≈

α

11

21

e

e

ebu r

h

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


Aovu

e) Analiza za male signale –zamena T- modelom



25

97

Primena: Ograničena zbog veoma male ulazne otpornosti

Neka je Rg=2.5k, RC=10k, re=25ΩΩΩΩ, gm=40mS, pojačanje neopterećenog je 400, a ukupno:


gu

uCm

g

u

u

p

g

pu RR

RRg

v

v

v

v

v

vA

+===

Strujni bafer – jedinično strujno pojačanje – prilagođenje male u veliku izlaznu otpornost.

( ) 42525

2510101040)( 33 ≈⋅⋅⋅== −

g

pu v

vA



Doma



Domaći 7.2:Izračunati napon na potrošaču od Rp=8ΩΩΩΩ pojačavača sa

zajedničkom bazom čiji su parametri: RC=5k, RE=1k, h11E=1k, h12E=0, h21E=100, h22E=0, ako je pobuđen iz generatora Vg=10mV i Rg=600ΩΩΩΩ .

99

Sadržaj

1. 2. Pojačavač sa zajedničkim emitorom








Redovno pohađanje nastave (predavanja+vežbe) 10% 10%


Kolokvijum I (25.11.2017.) 50% 20%

Kolokvijum II (20.01.2018.) 50% 20%

------------------------------

120% 60%


26



a. Princip radab. DC polarizacijac. Odnosi snagad. Stabilnoste. Analiza za male signale

i. Ulazna otpornostii. Pojačanjeiii. Izlazna otpornostiv. Analiza u frekvencijskom domenu


102


a) 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


103

Q1

0


a) 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


104


a) Princip rada:• Tranzistor radi u konfiguraciji ZC: ulaz na B, izlaz sa E

IE

VEC

IB

VBC


Ako VB raste, tada IB …., onda IC….., pa će VE da ….. zato što je

Q1

RE

12

RB2

12

RC

12

VCC

12

0

RB1

12


27

105

Q1

RE1

2RB2

12

RC

12

VCC

12

0

RB1

12


b) DC polarizacija – CILJ: BJT u aktivnom režimu (BE direktno; BC inverzno)

• Tranzistor radi u konfiguraciji ZC


106



b) DC polarizacija: Aktivni režim (BE direktno; BC inverzno)

0

Q1

RB1

12

VCC

12

RE

12

RC

12

RB2

12


107

b) DC polarizacija: Aktivni režim (BE direktno; BC inverzno)



RE

12

RB2

12

VCC

12

0

RB1

12

Q1


108

DC polarizacija: Aktivni režim (BE direktno; BC inverzno)


RB1

12

Q1

0

VCC

12

CS1

VBB

12

Rp

12

Vg

CS2Rg

1 2

RE

12



28

109


RB11

2

Q1

0

VCC

12

CS1

VBB

12

Rp

12

Vg

CS2Rg

1 2

RE

12


VEE i VBB kratak spoj;

CS1 i CS2 kratak spoj;


110



PojačavačPobuda Potrošač

RB

12

Q1

0

Rp

12

Vg

RE

12

Rg1 2


Tranzistor zameniti modelomVideti predavanja iz 4. nedelje „04. Modeli poluprovodnickih komponenata (14)“

111



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

RERB


11223. novembar 2017. 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


29

113

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 ++≈+==


h12cve

ec

b

eSS hh

i

iA 2121 1+=−≈=


Aovu


114

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≈≈=


h12cve

Eee

Eeo

Rhh

RhA

)1(

)1(

2111

21

++

+≈

ccEc

c

u

u

io

hhRh

h

iv

vA

211211

21

/0

−−=

=

=

Ru≈h21eRE


Aovu




115

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

+≈

<<+

+≈

+−≈=

h12cve

e

eitEiti

h

hRRRR

21

11≈≈=

Ao≈1

Ru≈h21eRE


Aovu




116

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

Ri=h11e/h21e

0

12

12

Ao≈1

Ru≈h21eRE


Aovu





30

117


e) Analiza za male signale zamena T- modelom

Rg

ααααie

vg RBRp

re

Rg

RB

Rp


118

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


Aovu


e) Analiza za male signale zamena T- modelom

119



120





31

121

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?


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.


122

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.



123

Rezime:Jednostepeni pojačavači sa BJT


124




32

125



126



127

Rezime uticaj otpornosti generatora:Jednostepeni pojačavači sa BJT


Rg=0ΩΩΩΩ

Rg=4k7Drastično smanjenopojačanje ZBsa 40dB na 6dBManja gornja granična frekvencija„Preslikano“ Rg

ZEZE sa RE

ZBZC

128

Domaći 7.3:Izračunati napon na potrošaču od Rp=8ΩΩΩΩ ako je pobuđen iz

generatora Vg=10mV i Rg=600ΩΩΩΩ u slučaju da je povezan:a) Direktno;




33

129


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;



130


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 mikrofon) i pojačavača sa zajedničkim kolektorom iz tačke b) (izlaz vezan za zvučnik, Rp).



131

Rezime:1. Zajednički emitor


Rg

vi

Rp

vg vu

Ru

Ri

)1( eBBu rRrRR βπ +==

)( )( pCmpCom RRgRRrgA −≈−=

CCoi RRrR ≈=

)(

)(

g

pC

u

pCm

gB

B

u

Rr

RRA

RRgRrR

rRA

+−≅

+−=

π

π

π

β

β−≡−= umSS RgA 23. novembar 2017. Jednostepeni pojačavači sa BJT

)(

11

21

e

pCe

h

RRhA −=

132

Rezime:1.a Zajednički emitor sa otpornikom u emitoru


Rg

vi

Rp

vg vu

Ru

Ri

) )(1( EeBu RrRR ++= β

1

)(

Em

pC

mRg

RRgA

+−≈=

Ci RR ≈

) )(1(

)(

Eeg

pC

uRrR

RRA

+++−≅

ββ

RE

CE



34

133

Rezime:2. Zajednička baza


Rg

vi

Rp

vg vu

Ru

Ri

)( pCm RRgA =

Ci RR ≈

)(

eg

pC

urR

RRA

+≅ α

α≡SSA

eu rR =


134

Rezime:3. Zajednički kolektor


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


135

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]

• Pri DC polarizaciji važno je da Ic što manje zavisi od ββββ.



136

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




35

137

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)



138

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)



139

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 web adresi http://leda.elfak .ni.ac.rs

> EDUCATION > ELEKTRONIKA

slajdovi u pdf formatu



140

Ispitna pitanja?

1. U polju izlaznih karakteristika BJT u konfiguraciji pojačavača sa ZEnacrtati statičku radnu pravu i objasniti uticaj promene RC na naponsko pojačanje. Nacrtati električnu šemu i navesti potrebne izraze.

2. Ekvivalentno kolo pojačavača sa ZE na srednjim frekvencijama (SF), izvesti izraze za pojačanje, ulaznu i izlaznu otpornost.

3. Frekvencijske karakteristike pojačavača sa ZE (objasniti zašto se smanjuje pojačanje na NF i VF).

4. Električna šema, karakteristike i primena pojačavača sa ZB.

5. Ekvivalentno kolo pojačavača sa ZB na SF, izvesti izraze za pojačanje, ulaznu i izlaznu otpornost.

6. Električna šema, karakteristike i primena pojačavača sa ZC.

7. Ekvivalentno kolo pojačavača sa ZC na SF, izvesti izraze za pojačanje, ulaznu i izlaznu otpornost.

8. Objasniti fazne stavove izlaznog i ulaznog napona kod pojačavača sa ZE, ZB i ZC.




36

141

Sledećeg časa

Diferencijalni i višestepeni 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.





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:


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%





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% )


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%


37





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)


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


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

5,2105,010151033

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


b) Odrediti A0, Ru, Ri i Av ukoliko je

RP=15k, Rg=50ΩΩΩΩ. (A0=15V/V, Ru =1k,

Ri=15k, Av =7.5V/V)




RD=15k.

Rg

RP


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

≈=

⋅⋅+⋅+⋅

⋅⋅⋅⋅=

+=

−

−


c) Odrediti ukupno naponsko pojačanje

ukoliko je Rg=1k, 10k, 100k.




RD=15k.

Rg

RP


( )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


38


U kolu sa slike

upotrebljen je tranzistor sa Vt=1.5V,

VA=75V, µµµµnCox’W/L=2A=1mA/V2.


RG=4.7M, RP=15k.

Pojačavač sa zajedničkim gejtom Rgen

vgen

RpRu

vu

Ri

vi

a) Odrediti vrednosti jednosmernih napona VG i VS.


VVVVVV

L

WC

IV

VVVL

WCI

VVVVVV

V

StOVGS

t

ox

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


U kolu sa slike

upotrebljen je tranzistor sa Vt=1.5V,

VA=75V, µµµµnCox’W/L=2A=1mA/V2.


RG=4.7M, RP=15k.

Pojačavač sa zajedničkim gejtom Rgen

vgen

RpRu

vu

Ri

vi

b) Odrediti A0, Ru, Ri i Av ukoliko je Rgen=1MΩΩΩΩ.


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==

ukupan skor u januaru može biti 120% pre ispita savet: iza...

Documents