Tranzistorul bipolar in regim variabil

Tranzistorul bipolar in regim variabil

Scopul lucrarii: se studiaza functionarea tranzistorului intr-un circuit de amplificator elementar (montaj cu emitorul la masa) la semnale mici si se determina dependenta principalilor parametri ai amplificatorului de impedanta de sarcina si frecventa.

Fig. 1

Amplificarea de tensiune , definita prin raportul va fi

(3.1)

Se constata ca, pentru , amplificarea de tensiune tinde la valoarea: , cea mai mare valoare ce se poate obtine teoretic cu un montaj de amplificator cu un tranzistor.

Pentru valori mici ale impedantei de sarcina se poate neglija termenul Z_SDh fata de h₁₁ si amplificarea de tensiune ramane proportionala cu impedanta de sarcina.

Deoarece S = h₂₁/h₁₁ (3.2) , S fiind panta tranzistorului, dependenta de PSF, pentru valori mici ale impedantei de sarcina, se poate scrie:

(3.3)

relatie care permite determinarea pantei tranzistorului.

Pentru schema electrica din Fig. 8, impedanta de sarcina a tranzistorului va fi formata din rezistenta R_S, in paralel cu rezistenta R_C, neceesara pentru polarizarea tranzistorului, astfel ca se va considera .

Determinarea amplificarii de tensiune se face prin masurarea tensiunilor U1 si U2 din Fig.1, aplicandu-se relatia:

(3.4)

Impedanta de intrare este putin dependenta de impedanta de sarcina, deoarece in relatia (3.5) termenii Z_Sh₂₂ si Z_SDh pot fi neglijati pentru valori uzuale ale Z_S:

(3.5)

Pentru valori relativ mici ale Z_S obtinem Z_I = h₁₁ (3.5'), relatie care permite masurarea parametrului h₁₁.

Pentru schema din Fig.8, impedanta de intrare masurata este influentata de circuitul de polarizare; in cazul utilizarii generatorului de curent de baza, avand in vedere impedanta de intrare nu prea mare a tranzistorului, se poate aprecia ca Z_int=Z_i.

Folosind relatia de definitie a impedantei de intrare: (3.6)

se obtine relatia de calcul : (3.7)

Amplificarea de curent se calculeaza cu relatia (in fig.1): (3.8)

si depinde de Z_S numai pentru valori mari ale acesteia. Pentru valori mici ale impedantei de sarcina se obtine: (3.9)

Amplificarea de curent se determina tot cu montajul din Fig.2, cu relatia:

(3.10)

Impedanta de iesire este dependenta de impedanta generatorului de semnal, conform relatiei : (3.11)

Pentru valori mari ale rezistentei generatorului de semnal se obtine relatia aproximativa: (3.12)

relatie care permite determinarea parametrului h₂₂ al tranzistorului considerat in conexiune emitor comun.

Masurarea impedantei de iesire se poate face cu schema din Fig.3, pentru care se deduce relatia: (3.13)

Aceasta metoda se poate aplica schemei din figura 8, in care R"=R_C, cu conditia ca intre bornele 2 si 3 ale circuitului sa se introduca o bobina de soc pentru a nu se scurtcircuita generatorul de semnal prin bateria de alimentare.

Impedanta de iesire a amplificatorului se poate determina cu schema din fig.4, in care se masoara tensiunea de iesire in gol U₂', pentru R_S ¥, respectiv in sarcina, U₂, pentru R_S=20kW, mentinand tensiunea generatorului de semnal constanta.

Se obtine: (3.14)

Impedanta de iesire astfel calculata va fi formata din impedanta de iesire din tranzistor, calculabila cu (3.11) in paralel cu rezistenta R_C (fig 8), adica:

(3.15)

Masurarea parametrului h₁₂ se face conform schemei din Fig.6, in care se aplica tensiunea U₂ la iesire si se masoara tensiunea U₁ de la intrare, in gol. Rezulta:

(3.16)

Valoarea maxima a tensiunii de iesire ce se obtine fara distorsiuni majore, este determinata atat de pozitia psf cit si de rezistenta de sarcina, asa cum se vede in Fig.6, unde, in planul caracteristicilor de iesire, se traseaza dreapta de functionare, cu panta determinata de R_C si dreapta dinamica corespunzatoare impedantei de sarcina R_C||R_S.

Desfasurarea lucrarii:

Schema electrica a montajului este redata in Figura 8:

Se masoara dependenta de rezistenta de sarcina a amplificarii in tensiune, in curent si a impedantei de intrare. S-a aplicat la borna 4 a montajului un semnal de 1kHz cu valoarea eficace U₁'=100mV. Datele obtinute s-au centralizat in tabelul de mai jos:

Valorile calculate sunt :

Parametrii: h₁₁ 13.25 kW h₂₁ 340.9 S h_21/h₁₁ 0.025

Reprezentarile A_U(Z_S) , A_I(Z_S) , Z_I(Z_S) sunt urmatoarele :

Avand la intrare (borna 6) un semnal sinusiodal de valoare maxima U₂=2V_vv, s-a determinat la iesire (borna5, in gol) tensiunea U₁=2mV.

Deci avem: h₁₂ U₂/U_1ef 2.8284 x 10^-4

Analog se determina h₂₂ 29 x 10^-6 S.