wykUE 2012 dod1, ETI sem 3, UE
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
//-->1Generator Colpittsa z tranzystorem w kofiguracji WKRys. D1. Schemat ideowy generatora Colpittsaz tranzystorem w konfiguracji WKSzacowaniepunktu pracytranzystoraZ)UT=25mV,UBE=0.6−0.7 [V],β=100Prąd emiteraV−UBE−UR3VEE−UBE12−0.7IE=EE≈==1.13[mA]4R4R410104⋅1.13⋅10−3UR3=R3⋅IB=R3⋅==0.11[V]β100Ostateczniepunkt pracytranzystora {IE≅1.1[mA],UCB≅12 [V]}Małosygnałowa transkonduktancja tranzystoraIEIE1.1⋅10−3gm===44 [mS]−3UT25⋅10Impedancja wejściowaobwodu {C2,C3,Q1}. Pomijamy wpływ{R3, R4,VEE,VCC}12a)IC1b)IUC1UC1gm⋅UC1UC2C2REUC2Rys. D2. Uproszczona (dla składowej zmiennej) struktura z tranzystorema) schemat ideowy, b) schemat zastępczyImpedancja wejściowaZin=U UC1+UC2=IIUC1=ZC1=ZC1⋅IZin=UC2=ZC2⋅(I+gm⋅UC1)U ZC1⋅I+ZC2⋅(I+gm⋅ZC1⋅I)==ZC1+ZC2+gm⋅ZC1⋅ZC2IIPo podstawieniu zapisu impedancji częstotliwościowej kondensatoraZin= −j11g−j−2mω⋅C1ω⋅C2ωC1⋅C21ω⋅CinCin=C1⋅C2C1+C2(D1)Zin=Rin−jRin= −1,2ωC1C2Jak widać z postaci impedancji wejściowej , tą część badanej struktury(z punktuwidzenia końcówek wejściowych) reprezentuje szeregowe połączeniekondensatorów C1 i C2 oraz rezystancja ujemna.Powróćmy do kwestii generacji niegasnących drgań sinusoidalnych wobwodzie z rys. D1. Dla dostatecznie małych sygnałów obwód możnatraktować jako szeregowe połączenie elementów {C1,L1,R1-rys.D1 oraz Rin iCin-wzór D1}.Drgania sinusoidalne niegasnące powstaną w sytuacji skompensowania lubprzekompensowania rezystancji R1 reprezentującej straty energii w obwodzie(przede wszystkim w cewce indukcyjnej).23Rin+R1=Rin+R1>Częstotliwośc drgań⇒⇒amplituda=constamplituda narasta1L⋅C(D2)(D2)ω=L=L1=1mH,f=12πLC111111=+=++=12⋅108[F−1],C=0.83[nF]C C1CinC1C1C2=175[kHz]W wypadku przekompensowania amplituda drgań w obwodzie narasta, ale tylkodo pewnego poziomu, który wynika z maleniem transkonduktancji tranzystoraze wzrostem amplitudy napięcia na złączu Baza-Emiter ( patrz wzór (1.24), str.9 materiałów wykładowych). Używając zamiast małosygnałowejtranskonduktacji odpowiedniej funkcji opisującej, otrzymujemyG−2m+R1=ωC1⋅C22Gm=ωC1⋅C2⋅R1=1.2⋅1012⋅10−8⋅10−8⋅10=1.2 [mS]Wzór (1.24) bezpośrednio dotyczy konfiguracji WB, ale przyjmując,żemechanizm w przypadku kofiguracji WK jest podobny (stabilizacja prąduśredniegoemitera) uzyskujemy szacunkowoAmplitudę Baza –Emiter (wg rys. D1)UC1gm44⋅10−3=2⋅UT=2⋅25⋅10−3≅1.8[V]Gm1.2⋅10−3Wnioskujemy, ze nawet jeśli otrzymana wartość amplitudy jest dla badanej tukonfiguracji (WK) nieco inna, to będzie to wartość zbliżona do 1 [V]34Generator Colpittsa z tranzystorem w konfiguracji WBPo korekcie R2=23komRys. D3. Schemat ideowy generatora Colpittsaz tranzystorem w konfiguracji WBSzacowaniepunktu pracytranzystoraZ)UT=25mV,UBE=0.6−0.7 [V],β=100Prąd emiteraV−UBE3−0.7IE=EE==0.1[mA]4R22.3⋅10Ostateczniepunkt pracytranzystora {IE≅0.1[mA],UCB≅12 [V]}Małosygnałowa transkonduktancja tranzystoraIE0.1⋅10−3gm===4 [mS]−3UT25⋅1045Rys.D4. Badanie otwartej pętli generatora Colpittsa w konfiguracji WBDefinicjatransmitancji otwartej pętlijest zdefiniowana jako ilorazzespolonych amplitud sinusoidalnych przebiegów ( w tym przypadkunapięciowych) na wyjściu i wejściuUC2(jω)H(jω)==H(jω)ejΦ(ω)V1(jω)Badanie otwartej pętli daje nam pogląd na zjawisko generacji drgań wbadanym układzie, w sytuacji, kiedy ta pętla jest zamknięta.Na wejście struktury podłączonoźródłonapięcia sinusoidalnego V1o znanejczęstotliwości i amplitudzie; badanie polega na pomiarze w funkcjiczęstotliwości i w stanie ustalonym amplitudy i fazy napięcia na wyjściurozciętej pętli.v1(t)=V1⋅cosωitUC2H(ωi)=V1vC2(t)=UC2cos(ωit+ϕ)orazΦ(ωi)=ϕZgodnie z warunkami (3.24) w materiałach wykładowych generacja w postacisinusoidy o częstotliwościωmoże wystąpić w sytuacji jeżeliH(ω)≥1orazΦ(ω)=+k⋅2π,k=0,1,2,3,...(D3)5
[ Pobierz całość w formacie PDF ]