MONTAJE CU IMPEDANTA DE INTRARE MARITA -

MONTAJE CU IMPEDANTA DE INTRARE MARITA

= referat =

1. Scopul lucrarii

-studierea eficacitatii unor metode de marire a impedantei de intrare a unui circuit realizat cu tranzistoare bipolare.

2. Teoria lucrarii

Posibilitatea de marire a impedantei de intrare rezulta din analiza relatiei cu ajutorul careia se calculeaza impedanta de intrare in montajul colector la masa (care are cea mai mare impedanta de intrare dintre conexiunile fundamentale).

Masurarea impedantelor de intrare se face cu ajutorul schemei de masura din fig.1. Impedanta de intrare se calculeaza cu relatia (1).

Fig. 1

Valorile mari ale impedantelor de intrare realizate de montajele testate fac dificila masurarea tensiunii , avand in vedere valoarea limitata a rezistentei de intrare a milivoltmetrului de curent alternativ (analogic sau numeric) utilizat, in mod obisnuit, pentru astfel de masuratori. Dezavantajul este inlaturat prin masurarea tensiunii de la iesirile montajelor, toate acestea functionand ca repetoare de tensiune ( real). Deci, pentru calculul impedantelor de intrare se va folosi relatia (2).

3. Determinarea experimentala a impedantelor de intrare marite

3.1 Montajul 1

Pentru repetorul pe emitor, reprezentat sub forma unei scheme electrice in fig.M1, impedanta de intrare va fi (3) unde:

reprezinta contributia divizorului de polarizare (marirea rezistentelor , sau provoaca instabilitate termica a montajului); in multe scheme simple, rezistenta este inlocuita cu un scurtcircuit, iar in altele rezistenta nu se mai foloseste, polarizarea tranzistorului realizandu-se printr-o rezistenta cuplata direct la sursa de alimentare.

- , , si sunt parametrii circuitului echivalent al tranzistorului, folosit la frecvente medii; in relatiile urmatoare se vor folosi aproximatiile si .

- este rezistenta din emitorul tranzistorului, a carei valoare nu poate fi marita, deoarece caderea de tensiune continua la bornele ei e limitata de bateria de alimentare.

Fig.M1 Fig.M2

3.2 Montajul 2

In montajul din M2 se foloseste tehnica bootstraparii pentru micsorarea efectului de suntare al divizorului de polarizare cu ajutorul capacitatii . Considerand ca tranzistorul impreuna cu rezistenta poate fi inlocuit, in schema echivalenta pentru semnale variabile, cu un tranzistor echivalent cu parametrii si se obtine (4). Daca sunt indeplinite conditiile si se obtine expresia aproximativa a impedantei de intrare (5)

In continuare, in celelalte montaje, , se va folosi aceeasi tehnica pentru reducerea efectului divizorului de polarizare.

3.3 Montajul 3

In montajul din M.3 se foloseste un tranzistor compus Darlington. Din punct de vedere dinamic, montajul Darlington poate fi inlocuit cu un tranzistor echivalent cu parametrii dati de relatiile aproximative si .

Impedanta de intrare va fi (6)

Fig. M3 Fig. M4

3.4 Montajul 4

Tranzistoarele si din M.4 lucreaza la curenti mult diferiti (curentul de emitor al tranzistorului este curent de baza pentru tranzistorul ) si, pentru inlaturarea acestui dezavantaj, se introduce o rezistenta suplimentara in emitorul tranzistorului .

Impedanta de intrare a schemei va fi (7) unde .

Se constata ca rezistenta , prin care circula curent continuu pentru tranzistorul , micsoreaza impedanta de intrare in comparatie cu valoarea obtinuta cu montajul .

3.5 Montajul 5

Dezavantajul montajului precedent este inlaturat prin bootstraparea rezistentei : se imparte rezistenta in doua si punctul de mijloc va fi cuplat (prin capacitate) la iesire, ca in montajul . Din punct de vedere dinamic, tranzistorul impreuna cu rezistenta , pot fi inlocuiti cu un tranzistor echivalent, si care, impreuna cu tranzistorul , formeaza un tranzistor compus Darlington, cu colectorul la masa. Rezulta (8) cu si .

Cu acest montaj se pot obtine impedante de intrare de pana la 10 MW, la limita impusa de .

3.6 Montajul 6

Marirea impedantei de intrare se obtine si prin inlocuirea rezistentei din fig. M1 cu un tranzistor in montaj baza la masa, asa cum se vede in fig. M6, pentru montajul . Impedanta de intrare va fi (9).

Fig. M5 Fig.M6

3.7 Montajele 7,8,9

Montajele , si folosesc tehnica bootstraparii pentru reducerea efectului de suntare al lui ; de asemenea, este modificat circuitul de polarizare (se simplifica), utilizand acelasi circuit pentru bootstrapare.

Fig. M7 Fig. M8 Fig. M9

Montajul M7, foloseste tranzistoarele si conectate in cascada in curent continuu, cu rezistenta de fixare a curentului prin tranzistorul . Montajele , cu tranzistoarele de acelasi tip si , cu tranzistoare complementare, folosesc tranzistoare polarizate in curent continuu in serie,avantajul asigurarii aceluiasi curent de colector al tranzistoarelor. Din punct de vedere dinamic, cele trei montaje se pot reduce la schema de principiu a unui repetor pe emitor constatand ca tranzistoarele si , impreuna cu rezistentele aferente, pot fi echivalate cu un tranzistor compus super-D ce functioneaza in conexiune colector la masa. Cu aceste montaje se pot obtine impedante de intrare de ordinul zecilor de MW

Pentru aceste montaje :

(10) unde H₁₁ si H₂₁ sunt parametrii unui tranzistor echivalent obtinut prin inlocuirea tranzistorului compus Darlington.

Observatie : Cu aceste scheme se pot obtine impedantte de intrare de ordinul zecilor de MΩ.

4.DESFASURAREA LUCRARII

Se identifica montajul din fig.M1-M6 pe care pot fi realizate montajele . Rezistenta montata in serie cu baza are rol antioscilant.

Montaj M1-M6

Se realizeaza pe rand cele 6 montaje, se alimenteaza cu = 18 V si se masoara punctele statice de functionare. Se determina parametrii de regim dinamic si , stiind ca , iar =200. (11)

Se masoara impedantele de intrare pentru cele 6 montaje cu schema de masura din Fig.1. Se va aplica la borna 3 semnal sinusoidal de fracventa si valoare eficace = 1V. Se masoara tensiunile si si se calculeaza impedanta de intrare cu relatia (2).

2. Se identifica montajul pe care sunt realizate ultimele 3 montaje, , si . Se alimenteaza cu = 18 V si se masoara punctele statice de functionare. Se masoara impedantele de intrare in aceleasi conditii ca la punctul precedent.

5. Prelucrarea datelor

Tabelul contine: rezultatele masuratorilor pentru punctele statice de functionare si cu valorile calculate ale parametrilor dinamici conform relatiilor (11), rezultatele masuratorilor pentru si valorile determinate pentru impedantele de intrare conform relatiei (2). Pentru calculul Z_int in relatia (2) s-au luat

pentru R^' valorile : 1000Ω pentru M1-M6 si 4700Ω pentru M7-M9.

6. Concluzii

Montajele cu colector la masa au cele mai mari impedante de intrare dintre conexiunile fundamentale.

Montajele utilizate in lucrare functioneaza ca repetoare de tensiune(U₂=U₁), de aceea pentru calculul Z_int s-a folosit U₂ in locul lui U₁, acesta din urma fiind mai greu de masurat deoarece voltmetrul utilizat are rezistenta de intrare limitata.

Se remarca obtinerea unor impedante de intrare mari pentru montajele M5-M9. Acestea sunt de ordinul MΩ-ilor si chiar de ordinul zecilor de MΩ la ultimile doua montaje.