Wzmacniacz w układzie WE

legolas
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 320
Rejestracja: 7 cze 2016, o 02:21
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: warszawa
Podziękował: 146 razy
Pomógł: 3 razy

Wzmacniacz w układzie WE

Post autor: legolas »

Kod: Zaznacz cały

https://obrazki.elektroda.pl/7687034400_1525120960.png
AU
AU
7687034400_1525120960_bigthumb.jpg (10.66 KiB) Przejrzano 250 razy
[/url]

Profesor dał nam "na przemyślenie" takie 2 pytania, co do rozwiązania których nie jestem pewien i prosiłbym tu o pomoc:

1) Zwiększanie \(\displaystyle{ R_2}\) może spowodować wzrost wzmocnienia, ale może się też ono zmniejszyć do zera. Dlaczego? Moja odp.:

Zwiększając \(\displaystyle{ R_2}\) zwiększamy rezystancję wejściową, a skoro

\(\displaystyle{ k_{us}=k_u\cdot\frac{R_{we}}{R_{we}+R_g}}\)
to rośnie wzmocnienie

I jeśli chodzi o to zerowe wzmocnienie, to czy ma to związek z tym, że prąd dzielnika powinien być równy około (tj. tak zazwyczaj piszą w podręcznikach) \(\displaystyle{ 0.1I_C}\)? No i właściwie dlaczego akurat tyle, tj. dlaczego ten prąd dzielnika powinien być przynajmniej z 10 razy większy niż prąd bazy?

2) Czy zmiana \(\displaystyle{ R_1}\) ma wpływ na wzmocnienie? Jaki? Dlaczego powyżej pewnej wartości \(\displaystyle{ R_1}\) wzmocnienie będzie równe zeru? Jak można obliczyć tę wartość?

Co do pierwszej części, to również bym odpowiedział, że chodzi o rezystancję wejściową. Co do drugiej, to nie wiem.
Awatar użytkownika
mdd
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 1897
Rejestracja: 14 kwie 2013, o 10:58
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Warszawa
Podziękował: 2 razy
Pomógł: 512 razy

Wzmacniacz w układzie WE

Post autor: mdd »

legolas pisze:1) Zwiększanie \(\displaystyle{ R_2}\) może spowodować wzrost wzmocnienia, ale może się też ono zmniejszyć do zera. Dlaczego?
Bo wartość \(\displaystyle{ R_2}\) ma wpływ na punkt pracy tranzystora. Punkt pracy tranzystora ma wpływ na wartości parametrów hybrydowych występujących we wzorze na wzmocnienie wzmacniacza w układzie WE.
legolas pisze:2) Czy zmiana \(\displaystyle{ R_1}\) ma wpływ na wzmocnienie? Jaki?
No pewnie że tak! Przecież \(\displaystyle{ R_1}\) ma wpływ na punkt pracy tranzystora itd (patrz wyżej).
legolas pisze:Dlaczego powyżej pewnej wartości \(\displaystyle{ R_1}\) wzmocnienie będzie równe zeru? Jak można obliczyć tę wartość?
Ta sama historia: wpływ punktu pracy na parametry hybrydowe tranzystora.
legolas pisze:Jak można obliczyć tę wartość?
Czy w ogóle "kumasz" analizę małosygnałową? Czy wiesz o co chodzi z tym tzw. punktem pracy tranzystora?
legolas
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 320
Rejestracja: 7 cze 2016, o 02:21
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: warszawa
Podziękował: 146 razy
Pomógł: 3 razy

Wzmacniacz w układzie WE

Post autor: legolas »

mdd pisze:Czy wiesz o co chodzi z tym tzw. punktem pracy tranzystora?
Tak, jeśli wyjdziemy za bardzo w lewo, to będziemy mieć tranzystor w stanie nasycenia, a jeśli za bardzo w prawo, to zatkania



Uwaga poniżej
mdd pisze:Czy w ogóle "kumasz" analizę małosygnałową?
Mniej więcej, w tym przypadku po prostu można pominąć kondensatory, bo zakładamy średnie częstotliwości, a amplituda s. zmiennego będzie w okolicach pkt. pracy



Uwaga poniżej

Ja wiem, że \(\displaystyle{ R_1,R_2,R_E}\) ustalają punkt pracy, natomiast średnio to widzę "na wzorach".

Przykładowo, zakładając, że tylko \(\displaystyle{ R_2}\) się zmienia:

\(\displaystyle{ \frac{R_2}{R_1+R_2}\cdot U_{CC} - U_{BE}-I_ER_E=0 \\ \\
I_E=I_C= \frac{\frac{R_2}{R_1+R_2}\cdot U_{CC} - U_{BE}}{R_E}}\)


To jak będziemy zwiększać \(\displaystyle{ R_2>>R_1}\) to otrzymamy

\(\displaystyle{ I_C= \frac{U_{CC}-U_{BE}}{R_E}}\)

Z kolei \(\displaystyle{ I_{Cmax}= \frac{U_{CC}}{R_C+R_E}}\)

I to zmniejszenie do zera, to czy tu chodzi o to, że zwiększając \(\displaystyle{ R_2}\) przekroczymy maksymalny prąd kolektora i nasycimy tranzystor?

Co do wzmocnienia, to skoro zwiększamy \(\displaystyle{ I_C}\) poprzez zwiększanie \(\displaystyle{ R_2}\), a we wzorze na wzmocnienie jest \(\displaystyle{ k_u=-\frac{I_C}{\varphi_T}}\), więc z tego wynika wzmocnienie?

Teraz \(\displaystyle{ R_1}\):

\(\displaystyle{ I_C= \frac{\frac{R_2}{R_1+R_2}\cdot U_{CC} - U_{BE}}{R_E}}\)
Jak tu zwiększymy \(\displaystyle{ R_1}\), to zmniejszymy \(\displaystyle{ I_C}\), czyli wzmocnienie będzie spadać. Natomiast jak za bardzo wzmocnimy \(\displaystyle{ R_1}\), to punkt pracy w końcu nam wejdzie w obszar odcięcia (zatkamy tranzystor). O to chodzi?
Ostatnio zmieniony 5 maja 2018, o 00:42 przez SlotaWoj, łącznie zmieniany 2 razy.
Powód: Nie korzystaj z serwerów hostujących używających protokołu nieobsługiwanego przez wszystkie przeglądarki, np. Google Chrome.
Awatar użytkownika
mdd
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 1897
Rejestracja: 14 kwie 2013, o 10:58
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Warszawa
Podziękował: 2 razy
Pomógł: 512 razy

Wzmacniacz w układzie WE

Post autor: mdd »

legolas pisze:Ja wiem, że \(\displaystyle{ R_1,R_2,R_E}\) ustalają punkt pracy, natomiast średnio to widzę "na wzorach".

Przykładowo, zakładając, że tylko \(\displaystyle{ R_2}\) się zmienia:

\(\displaystyle{ \frac{R_2}{R_1+R_2}\cdot U_{CC} - U_{BE}-I_ER_E=0}\)
Nie jest to prawidłowe równanie. Brakuje w nim jednego składnika. Jeszcze należy uwzględnić prądy \(\displaystyle{ I_{1}, I_{2}}\) dzielnika \(\displaystyle{ R_{1}, R_{2}}\). Dopiero wtedy możemy napisać pełne równanie napięciowe uwzględniające:
- napięcie elementu \(\displaystyle{ R_{2}}\),
- napięcie \(\displaystyle{ U_{BE}}\) baza-emiter tranzystora,
- napięcie elementu \(\displaystyle{ R_{E}}\).

\(\displaystyle{ I_{1}R_{1}+I_{2}R_{2}=U_{CC} \\
I_{1}=I_{B}+I_{2}}\)


(prądy dzielnika strzałkuję "w dół", prąd bazy strzałkuję "w prawo").

Wtedy poszukaj wyrażenia na prąd kolektora \(\displaystyle{ I_{C}}\) i zobacz co się stanie gdy \(\displaystyle{ R_{2} \rightarrow \infty}\).

Można zauważyć, że dzielnik rezystancyjny \(\displaystyle{ R_{1}, R_{2}}\) wraz ze źródłem napięca \(\displaystyle{ U_{CC}}\) możemy zastąpić jednym zastępczym źródłem Thevenina "\(\displaystyle{ E_{B}, R_{B}}\)".

Zastępcze źródło Thevenina "\(\displaystyle{ E_{B}, R_{B}}\)" nie może być zbyt "miękkie", stąd górne ograniczenie na wielkość \(\displaystyle{ R_{B}}\) (a tym samym dolne ograniczenie na prądy dzielnika \(\displaystyle{ R_{1}, R_{2}}\), o którym wspomniałeś). Oczywiście \(\displaystyle{ R_{B}}\) nie może też być zbyt małe, bo m.in. od tej wartości zależy rezystancja wejściowa wzmacniacza.

Rezystancję \(\displaystyle{ R_{B}}\) masz nawet na załączonym przez Ciebie schemacie przedstawiającym model małosygnałowy układu "WE". Czy wiesz skąd ten schemat się wziął? (w dalszym ciągu pytam o zasadę analizy małosygnałowej, z którą związany jest również termin punktu pracy).
legolas
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 320
Rejestracja: 7 cze 2016, o 02:21
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: warszawa
Podziękował: 146 razy
Pomógł: 3 razy

Wzmacniacz w układzie WE

Post autor: legolas »

mdd pisze:Wtedy poszukaj wyrażenia na prąd kolektora \(\displaystyle{ I_{C}}\) i zobacz co się stanie gdy \(\displaystyle{ R_{2} \rightarrow \infty}\).
\(\displaystyle{ I_1R_1+I_2R_2=U_{CC} \\ \\
I_1=I_B+I_2 \\ \\
U_{CC}=I_1R_1+I_2R_2=(I_B+I_2)R_1+I_2R_2 \\ \\
I_2(R_1+R_2)=U_{CC}-I_BR_1=U_{CC}-\frac{I_E}{\beta}R_1 \\ \\
I_2=\frac{U_{CC}-\frac{I_E}{\beta}R_1}{R_1+R_2} \\ \\
I_2R_2-U_{BE}-I_ER_E=0 \\ \\
\frac{R_2}{R_1+R_2}(U_{CC}-\frac{I_E}{\beta}R_1)-U_{BE}-I_ER_E=0 \\ \\
I_E=\frac{U_{CC}\cdot\frac{1}{1+\frac{R_1}{R_2}}-U_{BE}}{\frac{R_1}{\beta(1+\frac{R_1}{R_2})} + R_E}}\)


no i dla \(\displaystyle{ R_{2} \rightarrow \infty}\):

\(\displaystyle{ I_E\left( R_{2} \rightarrow \infty\right) =\frac{U_{CC}-U_{BE}}{\frac{R_1}{\beta}+R_E}}\)

I szczerze mówiąc, to dla mnie nie za wiele z tego wynika. Tzn. widzę, że dla \(\displaystyle{ R_{2} \rightarrow \infty}\) pojawił się w mianowniku fragment z \(\displaystyle{ R_1}\) i \(\displaystyle{ \beta}\), ale nadal nie widzę zależności pomiędzy tym, a zmniejszeniem wzmocnienia do zera
mdd pisze:Czy wiesz skąd ten schemat się wziął? (w dalszym ciągu pytam o zasadę analizy małosygnałowej, z którą związany jest również termin punktu pracy).
W analizie małosygnałowej pomijamy napięcia i prądy stałe, bo różniczkujemy zależności w otoczeniu punktu pracy, więc stałe źródła napięciowe -> zwarcie, stałe źródła prądowe -> rozwarcie, kondensatory ->zwarcie
no i tutaj użyto przekształconego modelu nieliniowego tranzystora
AU
AU
wE2ZqDw.png (70.07 KiB) Przejrzano 250 razy
-- 6 maja 2018, o 00:45 --I jeszcze mam pytanie o ujemne sprzężenie zwrotne
AU
AU
MWkxsQv.png (105.49 KiB) Przejrzano 250 razy
Jak mamy tak przerysowany układ, to wtedy na lewym/dolnym oczku mamy równanie:

\(\displaystyle{ E_B-I_BR_B-U_{BE}-I_ER_E=0 \\ \\
E_B-\frac{I_E}{\beta}R_B-U_{BE}-I_ER_E=0 \\ \\
I_E=\frac{E_B-U_{BE}}{R_E+ \frac{R_B}{\beta} }}\)


I powiedzmy, że zmieniamy \(\displaystyle{ \beta}\) na \(\displaystyle{ \beta'=2\beta}\)

Wtedy prąd emitera wzrośnie do

\(\displaystyle{ I_E'=\frac{E_B-U_{BE}}{R_E+ \frac{R_B}{2\beta} }}\)

I z tego co czytam w skrypcie to idzie to tak:

wzrost \(\displaystyle{ \beta}\) -> wzrost \(\displaystyle{ I_E}\) -> wzrost \(\displaystyle{ U_E}\) -> spadek \(\displaystyle{ U_{BE}}\) -> ograniczenie \(\displaystyle{ I_C}\)

i tego również - na wzorach - nie widzę

\(\displaystyle{ U_B'=E_B-I_B'R_B=E_B-\frac{I_E'}{2\beta}R_B \\ \\
U_E'=I_E'R_E \\ \\
U_{BE}'=U_B'-U_E'=E_B-I_E'\left( \frac{R_B}{2\beta}+R_E\right)}\)


I po prostu nie widzę, w jaki sposób niby to sprzężenie zwrotne zadziała tutaj
Awatar użytkownika
mdd
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 1897
Rejestracja: 14 kwie 2013, o 10:58
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Warszawa
Podziękował: 2 razy
Pomógł: 512 razy

Wzmacniacz w układzie WE

Post autor: mdd »

legolas pisze:\(\displaystyle{ I_1R_1+I_2R_2=U_{CC} \\ \\
I_1=I_B+I_2 \\ \\
U_{CC}=I_1R_1+I_2R_2=(I_B+I_2)R_1+I_2R_2 \\ \\
I_2(R_1+R_2)=U_{CC}-I_BR_1=U_{CC}-\frac{I_E}{\beta}R_1 \\ \\
I_2=\frac{U_{CC}-\frac{I_E}{\beta}R_1}{R_1+R_2} \\ \\
I_2R_2-U_{BE}-I_ER_E=0 \\ \\
\frac{R_2}{R_1+R_2}(U_{CC}-\frac{I_E}{\beta}R_1)-U_{BE}-I_ER_E=0 \\ \\
I_E=\frac{U_{CC}\cdot\frac{1}{1+\frac{R_1}{R_2}}-U_{BE}}{\frac{R_1}{\beta(1+\frac{R_1}{R_2})} + R_E}}\)


no i dla \(\displaystyle{ R_{2} \rightarrow \infty}\):

\(\displaystyle{ I_E\left( R_{2} \rightarrow \infty\right) =\frac{U_{CC}-U_{BE}}{\frac{R_1}{\beta}+R_E}}\)
Nie wiem dlaczego przyjmujesz zależność: \(\displaystyle{ I_{B}=\frac{I_{E}}{\beta}}\)?

Zawsze spotykałem się z określeniem: \(\displaystyle{ \beta=\frac{I_{C}}{I_{B}}}\), ale wystarczy zamienić indeks "E" na "C" w symbolu \(\displaystyle{ I_{E}}\) w Twoich obliczeniach i będzie "po mojemu".
legolas pisze:I szczerze mówiąc, to dla mnie nie za wiele z tego wynika. Tzn. widzę, że dla \(\displaystyle{ R_{2} \rightarrow \infty}\) pojawił się w mianowniku fragment z \(\displaystyle{ R_1}\) i \(\displaystyle{ \beta}\), ale nadal nie widzę zależności pomiędzy tym, a zmniejszeniem wzmocnienia do zera
No, ale już widać jak na dłoni, że prąd kolektora nam się zwiększy. Teraz zastosuj model małosygnałowy układu (pełny!) żeby wyprowadzić wzór na wzmocnienie napięciowe układu. Trzeba mieć na uwadze, że parametry modelu małosygnałowego nie są stałe i zależą od punktu pracy tranzystora.
legolas pisze:
mdd pisze:Czy wiesz skąd ten schemat się wziął? (w dalszym ciągu pytam o zasadę analizy małosygnałowej, z którą związany jest również termin punktu pracy).
W analizie małosygnałowej pomijamy napięcia i prądy stałe, bo różniczkujemy zależności w otoczeniu punktu pracy, więc stałe źródła napięciowe -> zwarcie, stałe źródła prądowe -> rozwarcie, kondensatory ->zwarcie
no i tutaj użyto przekształconego modelu nieliniowego tranzystora
AU
AU
wE2ZqDw.png (70.07 KiB) Przejrzano 250 razy
To jest uproszczony model. Warto zastosować model pełny:
AU
AU
500px-PEE_M14_Slajd24.png (61.86 KiB) Przejrzano 250 razy
legolas
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 320
Rejestracja: 7 cze 2016, o 02:21
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: warszawa
Podziękował: 146 razy
Pomógł: 3 razy

Re: Wzmacniacz w układzie WE

Post autor: legolas »

AU
AU
500px-PEE_M14_Slajd24.png (61.86 KiB) Przejrzano 250 razy
mdd pisze:Teraz zastosuj model małosygnałowy układu (pełny!) żeby wyprowadzić wzór na wzmocnienie napięciowe układu
\(\displaystyle{ k_u=\frac{u_{wy}}{u_{we}}=\frac{u_{wy}}{u_{be}}}\)

Napięcie wyjściowe to jest

\(\displaystyle{ u_{wy}=- i_B\cdot\beta\cdot \frac{1}{ \frac{1}{r_{ce}} + \frac{1}{R_C} + \frac{1}{R_O} }}\)

gdzie \(\displaystyle{ R_O}\) - rezystancja obciążenia wzmacniacza

\(\displaystyle{ u_{we}=u_{be}=i_B\cdot r_{be}+u_{ce}\cdot k_f}\)

Stąd

\(\displaystyle{ k_u=-\frac{u_{wy}}{u_{we}}=-\frac{ i_B\cdot\beta\cdot \frac{1}{ \frac{1}{r_{ce}} + \frac{1}{R_C} + \frac{1}{R_O} } }{i_B\cdot r_{be}+u_{ce}\cdot k_f }}\)

\(\displaystyle{ u_{ce}=r_{ce}\cdot(i_C-\beta i_B)}\)

\(\displaystyle{ k_u=-\frac{i_B\cdot\beta\cdot R_L}{i_B\cdot r_{be}+r_{ce}\cdot(i_C-\beta i_B)\cdot k_f} \\ \\
k_u=-\frac{i_B\cdot\beta\cdot R_L}{i_B\cdot \beta\cdot\frac{\varphi_T}{i_C}+r_{ce}\cdot(i_C-\beta i_B)\cdot k_f}}\)



...i nic mi to nie mówi, jak \(\displaystyle{ R_2}\) ma niby wyzerować wzmocnienie. Jedynie, jak \(\displaystyle{ i_C}\) będzie równe zero, to to wzmocnienie się wyzeruje
Awatar użytkownika
mdd
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 1897
Rejestracja: 14 kwie 2013, o 10:58
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Warszawa
Podziękował: 2 razy
Pomógł: 512 razy

Wzmacniacz w układzie WE

Post autor: mdd »

legolas pisze:\(\displaystyle{ k_u=-\frac{u_{wy}}{u_{we}}=-\frac{ i_B\cdot\beta\cdot \frac{1}{ \frac{1}{r_{ce}} + \frac{1}{R_C} + \frac{1}{R_O} } }{i_B\cdot r_{be}+u_{ce}\cdot k_f }}\)

\(\displaystyle{ u_{ce}=r_{ce}\cdot(i_C-\beta i_B)}\)

\(\displaystyle{ k_u=-\frac{i_B\cdot\beta\cdot R_L}{i_B\cdot r_{be}+r_{ce}\cdot(i_C-\beta i_B)\cdot k_f} \\ \\
k_u=-\frac{i_B\cdot\beta\cdot R_L}{i_B\cdot \beta\cdot\frac{\varphi_T}{i_C}+r_{ce}\cdot(i_C-\beta i_B)\cdot k_f}}\)


...i nic mi to nie mówi, jak \(\displaystyle{ R_2}\) ma niby wyzerować wzmocnienie. Jedynie, jak \(\displaystyle{ i_C}\) będzie równe zero, to to wzmocnienie się wyzeruje
Bo wzór masz do kitu. Co w nim robi prąd bazy \(\displaystyle{ i_B}\)? Co robi tam prąd kolektora \(\displaystyle{ i_C}\)? Tam mają być same parametry tylko: \(\displaystyle{ r_{ce}, r_{be}, \beta, k_{f}, R_{B}, R_{C}, R_{O}}\). Jak wyznaczysz wzór, to wtedy należy rozważyć zmienność parametrów małosygnałowych tranzystora w zależności od punktu pracy, w tym właśnie od prądu kolektora w pierwszej kolejności.
legolas pisze: \(\displaystyle{ k_u=\frac{u_{wy}}{u_{we}}=\frac{u_{wy}}{u_{be}}}\)

Napięcie wyjściowe to jest

\(\displaystyle{ u_{wy}=- i_B\cdot\beta\cdot \frac{1}{ \frac{1}{r_{ce}} + \frac{1}{R_C} + \frac{1}{R_O} }}\)

gdzie \(\displaystyle{ R_O}\) - rezystancja obciążenia wzmacniacza

\(\displaystyle{ u_{we}=u_{be}=i_B\cdot r_{be}+u_{ce}\cdot k_f}\)
Dotąd masz dobrze. Musisz wyznaczyć prąd \(\displaystyle{ i_{B}}\) w zależności od napięcia \(\displaystyle{ u_{we}}\). Po prostu rozwiąż obwód.
legolas pisze:I jeszcze mam pytanie o ujemne sprzężenie zwrotne
AU
AU
MWkxsQv.png (105.49 KiB) Przejrzano 250 razy
Jak mamy tak przerysowany układ, to wtedy na lewym/dolnym oczku mamy równanie:

\(\displaystyle{ E_B-I_BR_B-U_{BE}-I_ER_E=0 \\ \\
E_B-\frac{I_E}{\beta}R_B-U_{BE}-I_ER_E=0 \\ \\
I_E=\frac{E_B-U_{BE}}{R_E+ \frac{R_B}{\beta} }}\)


I powiedzmy, że zmieniamy \(\displaystyle{ \beta}\) na \(\displaystyle{ \beta'=2\beta}\)

Wtedy prąd emitera wzrośnie do

\(\displaystyle{ I_E'=\frac{E_B-U_{BE}}{R_E+ \frac{R_B}{2\beta} }}\)
Co z napięciem \(\displaystyle{ U_{BE}}\)? Nie zmieniło się?
legolas pisze:I z tego co czytam w skrypcie to idzie to tak:

wzrost \(\displaystyle{ \beta}\) -> wzrost \(\displaystyle{ I_E}\) -> wzrost \(\displaystyle{ U_E}\) -> spadek \(\displaystyle{ U_{BE}}\) -> ograniczenie \(\displaystyle{ I_C}\)

i tego również - na wzorach - nie widzę
Obwód jest nieliniowy. Trzeba działać na małych przyrostach, wtedy problem się upraszcza.

\(\displaystyle{ \frac{I_E}{\beta}R_{B}+U_{BE}+I_{E}R_{E}=E_{B}=\text{const.}}\)

\(\displaystyle{ \frac{I_{E}+\Delta I_{E}}{\beta+\Delta \beta}R_{B}+U_{BE}+\Delta U_{BE}+R_{E}\left( I_{E}+\Delta I_{E}\right) =E_{B}=\text{const.}}\)

Ze wzoru Taylora mamy:

\(\displaystyle{ \frac{I_{E}+\Delta I_{E}}{\beta+\Delta \beta} \approx \frac{I_{E}}{\beta}+\frac{\Delta I_{E}}{\beta}-\frac{I_E}{\beta^{2}}\Delta \beta}\)

Na podstawie powyższego otrzymujemy:

\(\displaystyle{ \Delta I_{E}\left( \frac{R_{B}}{\beta}+R_{E} \right)+\Delta U_{BE} \approx R_{B}\frac{I_{E}}{\beta}\frac{\Delta\beta}{\beta}}\)

Czy teraz coś widzisz? Co będzie jeśli \(\displaystyle{ R_{E}=0}\) i co jeśli \(\displaystyle{ R_{E} \neq 0}\)?
legolas
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 320
Rejestracja: 7 cze 2016, o 02:21
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: warszawa
Podziękował: 146 razy
Pomógł: 3 razy

Wzmacniacz w układzie WE

Post autor: legolas »

mdd pisze:
legolas pisze: \(\displaystyle{ k_u=\frac{u_{wy}}{u_{we}}=\frac{u_{wy}}{u_{be}}}\)

Napięcie wyjściowe to jest

\(\displaystyle{ u_{wy}=- i_B\cdot\beta\cdot \frac{1}{ \frac{1}{r_{ce}} + \frac{1}{R_C} + \frac{1}{R_O} }}\)

gdzie \(\displaystyle{ R_O}\) - rezystancja obciążenia wzmacniacza

\(\displaystyle{ u_{we}=u_{be}=i_B\cdot r_{be}+u_{ce}\cdot k_f}\)
Dotąd masz dobrze. Musisz wyznaczyć prąd \(\displaystyle{ i_{B}}\) w zależności od napięcia \(\displaystyle{ u_{we}}\). Po prostu rozwiąż obwód.
\(\displaystyle{ i_B=\frac{u_{we}-u_{ce}\cdot k_f}{r_{be}} \\
u_{wy}=-\frac{u_{we}-u_{ce}\cdot k_f}{r_{be}}\cdot\beta\cdot R_L \\}\)


No i \(\displaystyle{ u_{ce}=u_{wy}}\)

\(\displaystyle{ u_{wy}=-\frac{u_{we}-u_{wy}\cdot k_f}{r_{be}}\cdot\beta\cdot R_L \\
u_{wy}\left( 1-\frac{\beta \cdot k_f\cdot R_L}{r_{be}}\right) =\frac{-u_{we}\cdot\beta\cdot R_L}{r_{be}} \\ \\
u_{wy}\left( r_{be}-\beta \cdot k_f\cdot R_L}\right) =-u_{we}\cdot\beta\cdot R_L \\ \\
k_u=-\frac{\beta\cdot R_L }{r_{be}-\beta\cdot k_f\cdot R_L}}\)


nadal nie widzę związku z \(\displaystyle{ R_2}\), czy też \(\displaystyle{ R_1}\)
Jak wyznaczysz wzór, to wtedy należy rozważyć zmienność parametrów małosygnałowych tranzystora w zależności od punktu pracy, w tym właśnie od prądu kolektora w pierwszej kolejności
Jedyne co mi przychodzi do głowy to napisać \(\displaystyle{ r_{be}=\beta\cdot\frac{\varphi_T}{I_C}}\)
\(\displaystyle{ \frac{I_E}{\beta}R_{B}+U_{BE}+I_{E}R_{E}=E_{B}=\text{const.}}\)
ok, to jest jasne
\(\displaystyle{ \frac{I_{E}+\Delta I_{E}}{\beta+\Delta \beta}R_{B}+U_{BE}+\Delta U_{BE}+R_{E}\left( I_{E}+\Delta I_{E}\right) =E_{B}=\text{const.}}\)
czyli np. zmieniliśmy temperaturę na wyższą, co spowodowało wzrost bety - teraz pytanie:
w skrypcie jest napisane, że to jest układ z wymuszonym prądem emitera (za pomocą rezystorów \(\displaystyle{ R_1,R_2,R_E}\), a prąd bazy się niejako "dopasowuje") - to dlaczego zakładamy tu zmianę prądu emitera, a nie po prostu dostosowanie się pod zmianę bety prądu bazy? Chodzi mi o to, że skoro

\(\displaystyle{ I_B=\frac{I_E}{\beta}}\)

to czemu nie jest

\(\displaystyle{ I_B+\Delta I_B=\frac{I_E}{\beta + \Delta \beta}}\)

?
\(\displaystyle{ \frac{I_{E}+\Delta I_{E}}{\beta+\Delta \beta} \approx \frac{I_{E}}{\beta}+\frac{\Delta I_{E}}{\beta}-\frac{I_E}{\beta^{2}}\Delta \beta}\)
Tu to nie mam pojęcia, jak to z Taylora wyszło

-- 8 maja 2018, o 00:32 --
\(\displaystyle{ \Delta I_{E}\left( \frac{R_{B}}{\beta}+R_{E} \right)+\Delta U_{BE} \approx R_{B}\frac{I_{E}}{\beta}\frac{\Delta\beta}{\beta}}\)

Czy teraz coś widzisz? Co będzie jeśli \(\displaystyle{ R_{E}=0}\) i co jeśli \(\displaystyle{ R_{E} \neq 0}\)?
Jak \(\displaystyle{ R_E=0}\), to nie odłoży się tam zmiana prądu emitera... natomiast nie widzę "szerszej perspektywy"

\(\displaystyle{ \Delta U_{BE} \approx R_{B}\frac{I_{E}}{\beta}\frac{\Delta\beta}{\beta}- \Delta I_{E} \frac{R_{B}}{\beta}=\frac{R_B}{\beta}\left( I_E\frac{\Delta\beta}{\beta}-\Delta I_E\right)}\)

Więc dla \(\displaystyle{ R_E=0}\) tak się zmieni \(\displaystyle{ U_{BE}}\)... ale znowu, nic mi to nie ukazuje... no chyba, że ten nawias z prawej jest równy plus minus zero, wtedy by to oznaczało, że \(\displaystyle{ U_{BE}}\) się nie zmieni
Awatar użytkownika
mdd
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 1897
Rejestracja: 14 kwie 2013, o 10:58
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Warszawa
Podziękował: 2 razy
Pomógł: 512 razy

Wzmacniacz w układzie WE

Post autor: mdd »

legolas pisze:\(\displaystyle{ k_u=-\frac{\beta\cdot R_L }{r_{be}-\beta\cdot k_f\cdot R_L}}\)

nadal nie widzę związku z \(\displaystyle{ R_2}\), czy też \(\displaystyle{ R_1}\)
Ok. Inaczej można to zapisać:

\(\displaystyle{ k_{u}=\frac{-\frac{\beta}{r_{be}}}{\frac{1}{R_{C}}+\frac{1}{R_{O}}+\frac{1}{r_{ce}}-\frac{k_{f}\beta}{r_{be}}}}\)
Edycja ze względu na nieprawidłowy indeks w pewnym miejscu.

legolas pisze:
Jak wyznaczysz wzór, to wtedy należy rozważyć zmienność parametrów małosygnałowych tranzystora w zależności od punktu pracy, w tym właśnie od prądu kolektora w pierwszej kolejności
Jedyne co mi przychodzi do głowy to napisać \(\displaystyle{ r_{be}=\beta\cdot\frac{\varphi_T}{I_C}}\)
To jest jakaś przybliżona zależność. Jak definiuje się parametry małosygnałowe tranzystora na podstawie charakterystyk statycznych tranzystora? i jak zależą one od prądu kolektora/emitera?
legolas pisze:
\(\displaystyle{ \frac{I_E}{\beta}R_{B}+U_{BE}+I_{E}R_{E}=E_{B}=\text{const.}}\)
ok, to jest jasne
W takim razie również jest jasne, że:
\(\displaystyle{ \begin{cases} R_{B}I_{B}+U_{BE}+R_{E}I_{E}=E_{B}=\text{const.}\\ R_{B}\left (I_{B}+\Delta I_{B} \right )+U_{BE}+\Delta U_{BE}+R_{E}\left (I_{E}+\Delta I_{E} \right )=E_{B}=\text{const.} \end{cases}}\)

Stąd:

\(\displaystyle{ R_{B}\Delta I_{B}+\Delta U_{BE}+R_{E}\Delta I_{E}=0}\)

Przy czym: \(\displaystyle{ I_B=\frac{I_E}{\beta} \implies \Delta I_{B}=\frac{I_{E}+\Delta I_{E}}{\beta+\Delta \beta} \approx \frac{I_{E}}{\beta}+\frac{\Delta I_{E}}{\beta}-\frac{I_E}{\beta^{2}}\Delta \beta}\)

Sekwencyjnie należy na to spoglądać i rozważać małe przyrosty.

Jeśli wzrośnie prąd \(\displaystyle{ I_{C}}\) (\(\displaystyle{ I_{E}}\)), to wzrośnie napięcie na \(\displaystyle{ R_{E}}\). Spowoduje to zmiejszenie \(\displaystyle{ U_{BE}}\) i \(\displaystyle{ I_{B}}\), a zmniejszenie prądu bazy przeciwdziała wzrostowi prądu \(\displaystyle{ I_{C}}\) oraz \(\displaystyle{ I_{E}}\)

Jeśli tej sekwencji nie czujesz, to może popatrz na to w ten sposób:

\(\displaystyle{ \frac{I_E}{\beta}R_{B}+U_{BE}+I_{E}R_{E}=E_{B}=\text{const.} \Rightarrow
I_E=\frac{E_B-U_{BE}}{R_E+ \frac{R_B}{\beta} }}\)


Dla przypomnienia:

\(\displaystyle{ E_{B}=\frac{R_{2}}{R_{1}+R_{2}}U_{CC}, \quad R_{B}=R_{1}||R_{2}}\)

Patrząc na wzór na prąd emitera, zobacz kiedy \(\displaystyle{ I_{E}}\) jest najbardziej czułe na zmiany \(\displaystyle{ U_{BE}}\) oraz \(\displaystyle{ \beta}\)? Czy wtedy, kiedy \(\displaystyle{ R_{E}}\) jest większe, czy wtedy kiedy \(\displaystyle{ R_{E}}\) jest mniejsze? Zależy nam na tym, żeby punkt pracy tranzystora był jak najbardziej stabilny. Jeśli zmienia się punkt pracy tranzystora, to zmieniają się parametry małosygnałowe tranzystora, a to pociąga za sobą zmianę parametrów wzmacniacza (wzmocnienie napięciowe itd.).
legolas pisze: Chodzi mi o to, że skoro
\(\displaystyle{ I_B=\frac{I_E}{\beta}}\)
to czemu nie jest
\(\displaystyle{ I_B+\Delta I_B=\frac{I_E}{\beta + \Delta \beta}}\)?
Ja rozpatrywałem przypadek dowolny, zatem trzeba przyjąć zmianę wszystkich wielkości (tylko \(\displaystyle{ R_1, R_2, R_C, R_E, U_{CC}}\) uznajemy za stałe).
legolas pisze:\(\displaystyle{ \frac{I_{E}+\Delta I_{E}}{\beta+\Delta \beta} \approx \frac{I_{E}}{\beta}+\frac{\Delta I_{E}}{\beta}-\frac{I_E}{\beta^{2}}\Delta \beta}\)

Tu to nie mam pojęcia, jak to z Taylora wyszło
Przypomnij sobie wzór Taylora dla funkcji wielu zmiennych.
Ostatnio zmieniony 11 maja 2018, o 11:59 przez mdd, łącznie zmieniany 1 raz.
legolas
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 320
Rejestracja: 7 cze 2016, o 02:21
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: warszawa
Podziękował: 146 razy
Pomógł: 3 razy

Wzmacniacz w układzie WE

Post autor: legolas »

mdd pisze:To jest jakaś przybliżona zależność. Jak definiuje się parametry małosygnałowe tranzystora na podstawie charakterystyk statycznych tranzystora? i jak zależą one od prądu kolektora/emitera?
\(\displaystyle{ h_{11}=\frac{u_{1}}{i_1}\left|_{u_{2}=0}=\frac{u_{be}}{i_b}\left|_{u_{ce}=0}}\)

\(\displaystyle{ h_{12}=\frac{u_{1}}{u_2}\left|_{i_{1}=0}= \frac{u_{be}}{u_{ce}}\left|_{i_{b}=0}}\)

\(\displaystyle{ h_{21}=\frac{i_{2}}{i_1}\left|_{u_{2}=0}=\frac{i_{c}}{i_b}\left|_{u_{ce}=0}}\)

\(\displaystyle{ h_{22}=\frac{i_{2}}{u_2}\left|_{i_{1}=0}= \frac{i_{c}}{u_{ce}}\left|_{i_{b}=0}}\)

I bym powiedział, że

\(\displaystyle{ h_{21}=\beta \\ h_{12}=\frac{1}{k_{u}}}\)

Co do sprzężenia, to mniej więcej czaję.
mdd pisze:Przypomnij sobie wzór Taylora dla funkcji wielu zmiennych.
Lepszym wyrażeniem byłoby sprawdź co to jest, bo takich rzeczy (już) nie uczą
Awatar użytkownika
mdd
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 1897
Rejestracja: 14 kwie 2013, o 10:58
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Warszawa
Podziękował: 2 razy
Pomógł: 512 razy

Wzmacniacz w układzie WE

Post autor: mdd »

legolas pisze:I bym powiedział, że

\(\displaystyle{ h_{21}=\beta \\ h_{12}=\frac{1}{k_{u}}}\)
Co to jest \(\displaystyle{ k_{u}}\)?
legolas pisze:
mdd pisze:Przypomnij sobie wzór Taylora dla funkcji wielu zmiennych.
Lepszym wyrażeniem byłoby sprawdź co to jest, bo takich rzeczy (już) nie uczą
Wzór Taylora dla funkcji dwóch zmiennych \(\displaystyle{ f(x,y)}\) można otrzymać stosując wzór Taylora dla funkcji jednej zmiennej \(\displaystyle{ \Psi(t)}\). Wystarczy rozważyć funkcję pomocniczą \(\displaystyle{ \Psi(t)=f\left( x+t \cdot h,y+t \cdot k\right)}\) i potem podstawić \(\displaystyle{ t=0}\). To w przypadku jeśli chciałbyś podrążyć temat.


Ty przytoczyłeś to, co wynika z równań hybrydowych tranzystora, a równania hybrydowe tranzystora wynikają z linearyzacji równań statycznych tranzystora:

\(\displaystyle{ U_{BE}=f\left( I_{B},U_{CE}\right)\\ I_{C}=g\left( I_{B}, U_{CE}\right)}\)

...wokół pewnego punktu pracy \(\displaystyle{ U_{BE}^{*}, U_{CE}^{*}, I_{B}^{*}, I_{C}^{*}}\). Przy czym oczywiście:

\(\displaystyle{ U_{BE}^{*}=f\left( I_{B}^{*},U_{CE}^{*}\right)\\ I_{C}^{*}=g\left( I_{B}^{*}, U_{CE}^{*}\right)}\)
Ukryta treść:    
Po zastosowaniu wzoru Taylora dla funkcji dwóch zmiennych:

\(\displaystyle{ U_{BE}=f\left( I_{B}^{*}+i_{b},U_{CE}^{*}+u_{ce}\right) \approx f\left( I_{B}^{*},U_{CE}^{*}\right)+\frac{ \partial f\left( I_{B}^{*},U_{CE}^{*}\right)}{ \partial I_{B}} i_{b}+\frac{ \partial f\left( I_{B}^{*},U_{CE}^{*}\right)}{ \partial U_{CE}} u_{ce} \\ I_{C}=g\left( I_{B}^{*}+i_{b}, U_{CE}^{*}+u_{ce}\right) \approx g\left( I_{B}^{*}, U_{CE}^{*}\right)+\frac{ \partial g\left( I_{B}^{*},U_{CE}^{*}\right)}{ \partial I_{B}} i_{b}+\frac{ \partial g\left( I_{B}^{*},U_{CE}^{*}\right)}{ \partial U_{CE}} u_{ce}}\)

albo inaczej:

\(\displaystyle{ U_{BE} \approx f\left( I_{B}^{*},U_{CE}^{*}\right)+\frac{ \partial U_{BE}\left( I_{B}^{*},U_{CE}^{*}\right)}{ \partial I_{B}} i_{b}+\frac{ \partial U_{BE}\left( I_{B}^{*},U_{CE}^{*}\right)}{ \partial U_{CE}} u_{ce} \\ I_{C} \approx g\left( I_{B}^{*}, U_{CE}^{*}\right)+\frac{ \partial I_{C}\left( I_{B}^{*},U_{CE}^{*}\right)}{ \partial I_{B}} i_{b}+\frac{ \partial I_{C}\left( I_{B}^{*},U_{CE}^{*}\right)}{ \partial U_{CE}} u_{ce}}\)


Oczywiście: \(\displaystyle{ U_{BE}=U_{BE}^{*}+u_{be}, \quad I_{C}=I_{C}^{*}+i_{c}}\), stąd:

\(\displaystyle{ u_{be} \approx \frac{ \partial U_{BE}}{ \partial I_{B}}\left( I_{B}^{*},U_{CE}^{*}\right) \cdot i_{b}+\frac{ \partial U_{BE}}{ \partial U_{CE}}\left( I_{B}^{*},U_{CE}^{*}\right) \cdot u_{ce} \\ i_{c} \approx \frac{ \partial I_{C}}{ \partial I_{B}}\left( I_{B}^{*},U_{CE}^{*}\right) \cdot i_{b}+\frac{ \partial I_{C}}{ \partial U_{CE}}\left( I_{B}^{*},U_{CE}^{*}\right) \cdot u_{ce}}\)

Przyjmujemy oznaczenia:

\(\displaystyle{ \frac{ \partial U_{BE}}{ \partial I_{B}}=r_{be}, \quad \frac{ \partial U_{BE}}{ \partial U_{CE}}=k_{f}, \quad \frac{ \partial I_{C}}{ \partial I_{B}}=\beta, \quad \frac{ \partial I_{C}}{ \partial U_{CE}}=\frac{1}{r_{ce}}}\)

Czyli:

\(\displaystyle{ u_{be} \approx r_{be} \cdot i_{b}+k_{f} \cdot u_{ce} \\ i_{c} \approx \beta \cdot i_{b}+\frac{1}{r_{ce}} \cdot u_{ce}}\)


Uwaga! W ogólności:

\(\displaystyle{ \beta_{DC}=\frac{I_{C}}{I_{B}} \neq \frac{ \partial I_{C}}{ \partial I_{B}}=\beta}\)

Jedynie \(\displaystyle{ \beta_{DC} \approx \beta}\), stąd czasami posługujemy się jednym symbolem \(\displaystyle{ \beta}\).

Poza tym \(\displaystyle{ \beta_{DC}=\frac{I_{C}}{I_{B}} \approx \frac{I_{E}}{I_{B}}}\) (bo \(\displaystyle{ I_{E}=I_{C}+I_{B}, \quad I_{B}<<I_{C}}\)), co już wcześniej napisałeś.

Teraz popatrz na charakterystyki (wykresy) tranzystora i wyciągnij z nich wnioski. Chodzi mi o to, w jaki sposób parametry tranzystora występujące we wzorze na wzmocnienie:

\(\displaystyle{ k_{u}=\frac{-\frac{\beta}{r_{be}}}{\frac{1}{R_{C}}+\frac{1}{R_{O}}+\frac{1}{r_{ce}}-\frac{k_{f}\beta}{r_{be}}}}\)

... zależą od prądu kolektora.
legolas pisze:Co do sprzężenia, to mniej więcej czaję.
Ok, a czy wiesz dlaczego w układzie jest element \(\displaystyle{ C_{E}}\)?
ODPOWIEDZ