0.7. Эмиттерийн конденсаторын нөлөө

Одоо эмиттерийн конденсатор давтамжийн ямар нөлөө үзүүлэхийг судалья. Үүний тулд ас гүйдлийн эквивалент хэлхээг эмиттерийн конденсатортай тохиолдолд авч үзнэ.

Энэ хэлхээнээс эмиттерийн конденсатор нь гаралтын хэсэгт нөлөөлхгүй бөгөөд зөвхөн оролтын хэлхээнд нөлөөлж байгааг харж болно. Ингээд транзисторт өсгөгчийн оролтын хэлхээг эмиттерийн конденсатортай тохиолдолд зуръя. Ингэхдээ эмиттерийн нийт эсэргүүцэл нь эмиттерийн диодны дифференциал эсэргүүцэл, Re1 ба Re2 гэсэн хоорондоо цуваа холбогдсон эсэргүүцлүүдийн нийлбэрээр тодорхойлогдох бөгөөд баазын эсэргүүцэл нь эмиттерийн эсэргүүцлээс β дахин их бөгөөд баазын эсэргүүцлүүдийн зөвхөн Re2 эсэргүүцлийг нь эмиттерийн конденсатораар тэлээлсэн гэж үзвэл оролтын хэлхээг эмиттерийн конденсатортайгаар дараах байдлаар зурж болно. Энд баазын хэлхээг зурж байгаа болохоор эмиттерийн конденсатор нь эмиттерийн хэлхээний конденсатортай адилхан байхгүй учраас одтойгоор зурав.

Энэ хэлхээнд Твениний экивалент хэлхээний теоремыг хэрэглэж Твениний эсэргүүцлийг тооцоолбол:

Ингээд дээрх хэлхээний Твениний эквивалент хэлхээг зурваад эмиттерийн хэлхээнд шилжүүлж зурах замаар эмиттерийн конденсаторыг зурна. Иймээс баазын хэлхээг эмиттерийн хэлхээ рүү хөврүүлэхдээ баазын эсэргүүцэл нь эмиттерийн эсэргүүцлээс β дахин их байдаг гэсэн дүрмийг баримтлана.

Энэ хэлхээний критик давтамж нь:

Эмиттерийн конденсатортай тохиолдолд өсгөлтийн коэффицент нь дараах томъёогоор тодорхойлогдоно.

Эндээс эмиттерийн эсэргүүцлийг конденсатораар тэлээлэх үед өсгөлтийн коэффицент ихсэж байгаа харж болно. Хамгийн сүүлийн тохиолдолд эмиттерийн эсэргүүцлийг конденсатораар бүрэн тэлээлэх үед өсгөлтийн коэффицент хамгийн их болж байна.

Бид өндөр давтамжийн үед эмиттерийн конденсаторыг хаалттай хэлхээгээр оруулахад өсгөлтийн коэффицент ихсэж байгааг өмнөх тооцооноос харсан. Өөрөөр нам давтамж гээд конденсаторыг нээлттэй хэлхээгээр оруулбал өсгөлтийн коэффицент нь эмиттерийн конденсатортай байсан ч өөрчлөгдөхгүй 1-р тохиолдол буюу ердийн өсгөгчтэй адилхан байх байсан. Харин эмиттерийн конденсаторыг өндөр давтамжийг нэвтрүүлнэ гээд хаалттай түлхүүрээр орлуулахад өсгөлтийн коэффицент ихсэж байсан.

Иймээс эмиттерийн конденсатор нь өндөр давтамжийг нэвтрүүлэгчийн үүргийг гүйцэтгэж байна гэж үзэж болно.

Ингээд оролтын конденсатор, гаралтын конденсатор, эмиттерийн конденсатор 3 адилхан өндөр давтамжийг нэвтрүүлэгчийн үүргийг гүйцэтгэх ба тус бүрийнх нь критик давтамжийг тодорхойлбол:

Энэ 3 өндөр давтамжийг нэвтрүүлэгчийн хамгийн их утгаар транзисторт өсгөгчийн өндөр давтамжийг нэвтрүүлэгчийн критик давтамжийг тогтооно.

Жишээ нь:

Тогтмол гүйдлийн эквивалент хэлхээнээс bias хийж байгаа цэгийг олж энэ үеийн эмиттерийн диодны дифференциал эсэргүүцлийг олбол:

Оролтын хэлхээнээс буюу баазын хэлхээнээс оролтын конденсаторын нөлөөг тооцсон критик багтаамжийг олбол:

Гаралтын хэлхээнээс буюу коллекторын хэлхээнээс гаралтын конденсаторын нөлөөг тооцсон критик багтаамжийг олбол:

Эмиттерийн хэлхээнээс эмиттерийн конденсаторын нөлөөг тооцсон критик багтаамжийг олбол:

Эндээс эмиттерийн багтаамжаар тэлээлсэн тохиолдолд fc1 багтаамжийн утга ихсэж байгааг харж болно. Мөн эмиттерийн конденсаторыг тооцсон критик давтамж ч өндөр гарч байгааг харж болно. Ингэснээр давтамжийн характеристикийн өндөр давтамжийг нэвтрүүлэх хэсгийн критик давтамжийн утга ихсэж график баруун тийш шилжиж байна.

0.6. Ачааллын эсэргүүцэл ба гаралтын конденсаторын нөлөө

Одоо гаралтын конденсатор хэрхэн нөлөөлөхийг үзье. Үүний тулд ас гүйдлийн эквивалент хэлхээг гаралтын конденсатортай үед авч гаралтын хэлхээг нь тусад нь зуръя.

Энд транзистор идэвхтэй төлөвт ажиллаж байгаа тул коллекторын хэсгийг баазын гүйдлээр удирдагддаг гүйдэл үүсгүүрээр сольсон болно. Энэ хэлхээний гүйдлийн үүсгүүрийг хүчдлийн үүсгүүрээр сольвол:

Энэ хэлхээ ч мөн өндөр давтамжийг нэвтрүүлэгчийн нэг хувилбар бөгөөд критик давтамж нь дараах байдлаар тодорхойлогдоно.

Хэрэв ачааллын эсэргүүцэл MOhm-ийн хэмжээстэй бол энэ утга оролтын багтаамжийг тооцох үед олдсон өндөр давтамжийг нэвтрүүлэгчийн критик давтамж f_k1-ээс олон дахин бага болохыг харж болно.

0.5. Оролтын эсэргүүцэл ба оролтын конденсаторын нөлөө

Оролтын ба гаралтын конденсатор нь bias тогтоох хэлхээг тусгаарлах үүрэг гүйцэтгэж байгааг өмнөх жишээнээс харж болно. Өөрөөр хэлбэл транзисторт өсгөгчийн үндсэн үүрэгтэй хэлхээ нь bias тогтоох хэлхээ байдаг бөгөөд үүнийг оролт гаралтын конденсаторын тусламжтайгаар тусгаарлаж өгнө. Гэвч конденсторын багтаамжийн эсэргүүцэл нь давтамжаас урвуу хамаардаг.

Иймээс 0 давтамжтай буюу тогтмол гүйдлийн хувьд конденсаторын багтаамжийн эсэргүүцэл хязгааргүй их болох тул тогтмол гүйдлийн хувьд конденсаторыг нээлттэй түлхүүрээр төлөөлүүлж үзэж байсан. Өөрөөр тогтмол гүйдлийг нэвтрүүлэгдэггүй буюу тогтмол гүйдлийн үед конденсатор хязгааргүй их эсэргүүцэлтэй гэж үзнэ.

Харин хэт өндөр давтамжтай гүйдлийн хувьд багтаамжийн эсэргүүцэл нь бараг тэг болох тул өндөр давтамжтай гүйдлийн хувьд конденсторыг хаалттай түлхүүрээр төлөөлүүлж үзэж байсан болно.

Гэвч үнэндээ багтаамжийн эсэргүүцэл нь давтамжаас хамаарах тул ямар давтамжийг нэвтрүүлэхгүй ба ямар давтамжаас нэвтрүүлдэг болохыг тогтоох шаардлагатай. Энэ ойлголтыг критик давтамж гэдэг ойлголтоор тогтоодог бөгөөд энэ тухай шугаман RC хэлхээний давтамжийн характеристикийг судлах үедээ үзсэн байгаа.

Ингээд оролтын конденсаторын нөлөөг тогтооё. Үүний тулд транзисторт өсгөгчийн ас эквивалент хэлхээний оролтын хэлхээг оролтын конденсатортай тохиолдолд зуръя.

Энэ хэлхээг өндөр давтамжийг нэвтрүүлэгч гэж нэрлэдэг. Бага зэрэг мартсан бол энэ хэлхээг өндөр давтамжийг нэвтрүүлэгч болхыг дараах байдлаар харж болно.

Эндээс нэвтрүүлэх коэффицент нь 0 давтамжтай бол 0-тэй тэнцүү бөгөөд хязгааргүй давтамжтай бол 1-тэй тэнцүү болохыг харж болно. Иймд энэ хэлхээг өндөр давтамжийг нэвтрүүлэгч гэж нэрлэдэг.

Харин энэ хэлхээний нэвтрүүлэх коэффицент нь 0,707-той тэнцүү байх давтамжийг критик давтамж гэх бөгөөд критик давтамж нь дараах тэгшитгэлээр тодорхойлогддог.

Тэгвэл оролтын конденсаторыг тооцсон хэлхээ нь өндөр давтамжийг нэвтрүүлэгч болох бөгөөд критик давтамж нь дараах тэгшитгэлээр тогтоогдно.

Ердийн өсгөгч, эмиттерийн эсэргүүцлийг цуваанд задлаж 1-ийг конденсатораар тэлээлэх, эмитеерийн эсэргүүцлийг шууд конденсатораар тэлээлсэн 3 тохиолдолд энэ критик давтамж хэрхэн нөлөөлөхийг үзье.

Эндээс эмиттерийн эсэргүүцлийг конденсатораар тэлээлэх нь оролтын эсэргүүцлийг багасгах бөгөөд ингэснээр критик давтамжийн хэмжээг ихэсгэж байгааг харж болно.

0.4. Эмиттерийн конденсатортай өсгөгч

Транзисторт өсгөгчийн өсгөлтийн коэффицент нь коллектор эмиттерийн эсэргүүцлийн харьцаагаар тогтоогддог болохыг өмнө үзсэн. Үнэндээ коллектор эмиттерийн эсэргүүцэл нь bias-ийн цэгийг тогтоох үүрэгтэй болохоос өсгөлтийг тогтоох хэмжигдэхүүн биш юм. Иймээс өсгөлтийн коффицентийг хэрхэн тогтоож болох аргыг үзье. Үүний тулд эмиттерийн эсэргүүцлийг цуваа 2 эсэргүүцэл болгон задлаад нэг эсэргүүцлийг нь эмиттерийн конденсатораар тэлээлсэн дараах хэлхээг авч үзье.

Энэ хэлхээний тогтмол гүйдлийн эквивалент хэлхээг авч үзье.

Эндээс харвал эмиттерийн эсэргүүцлийн цуваа эсэргүүцлээр задлаад 1-ийг нь конденсатораар тэлээлэх нь тогтмол гүйдлийн эквивалент хэлхээнд өөрчлөлт оруулдаггүй байна. Тогтмол гүйдлийн эквивалент хэлхээ нь bias-ийг тогтоох хэлхээ тул эмиттерийн конденсатор нь bias-ийн цэгт нөлөө үзүүлэхгүй байна.

Одоо хувьсах гүйдлийн эквивалент хэлхээг авч үзье.

Газруудыг нэг төвшинд буулгавал:

Эндээс эмиттерийн эсэргүүцэл нь эмиттерийн конденсатораар тэлээлэгдээгүй үлдсэн Re1 эсэргүүцэл ба эмиттерийн диодны дифференциал эсэргүүцлийн нийлбэрээр тодорхойлогдож байна.

Ингэснээр өсгөлтийн коэффицент нь дараах хэлбэртэй болж өөрчлөгдөнө.

Мөн оролтын эсэргүүцэл нь мөн өөрчлөгдөж байна.

Харин гаралтын эсэргүүцэл хэвээр байна.

Эндээс дараах дүгнэлтийг хийж болно. Эмиттерийн эсэргүүцлийг цуваагаар задлаж эмиттерийн конденсатораар тэлүүлэх нь транзисторт өсгөгчийн өсгөлтийн коэффицентийг тогтоох үндсэн арга болно. Ингэснээр өсгөлтийг дараах байдлаар өөрчилнө.

Хэрэв эмиттерийн эсэргүүцлийг цуваа эсэргүүцэлд задлахгүйгээр эмиттерийн конденсатораар шууд тэлээлбэл өсгөлтийн коэффицент нь дараах байдлаар өөрчлөгдөнө.

Энэ тохиолдолд эмиттерийн диодны дифференциал эсэргүүцэл Ohm-ийн хэмжээстэй, харин коллекторын эсэргүүцэл нь kOhm-ийн хэмжээстэй тул өсгөлтийн коэффицент нь 1-ээс олон дахин их байх нь харагдаж байна. Гэвч үнэн хэрэгтээ энэ өсгөгч нь бага сигналын хувьд л биелэдэг талаар өмнөх сэдэвт үзсэн бага сигналын загвар нь эмиттерийн диодоор гүйх гүйдэл ба бааз-эмиттерийн хоорондох хүчдэл 2 шугаман хамааралтай байх мужид биелдэг бөгөөд энэ шугаман байх муж нь хязгаартай тул хэт өндөр өсгөх боломжгүй байдаг. Иймээс эмиттерийн диодыг шууд конденсатораар тэлээлэх нь тохиромжгүй бөгөөд практикт энэ хувилбарыг огт хэрэглэдэггүй болно.

Харин эмиттерийг цуваа эсэргүүцэлд задлаж конденсатораар тэлээснээс болж оролтын эсэргүүцэл өөрчлөгдөж байгааг үзсэн.

Энэ эсэргүүцэл юунд нөлөөлдөг болохыг дараах сэдвээс үзэх болно.

0.3. Транзисторт өсгөгч

Транзисторын бага чигналын загвар

Транзистор идэвхтэй төлөвт ажиллаж байх үед эмиттерийн диод нээлттэй байна. Иймээс транзисторын идэвхтэй төлөвт эмиттерийн диодоор гүйх гүйэдл нь коллекторын гүйдэл ба баазын гүйдлийн нийлбэртэй тэнцүү байх бөгөөд баазын гүйдлийг коллекторын гүйдлээс олон дахин бага гэж үзвэл эмиттерийн гүйдлийг коллекторын гүйдэлтэй ойролцоогоор тэнцүү гэж үзэж болно.

Эмиттерийн диод нээлттэй үед түүгээр гүйх гүйдэл ба эмиттерийн диод дээр унах хүчдэл нь хоорондоо экспоненциаль хамааралтай.

Иймээс эмиттерийн диодоор гүйх гүйдэл, эмиттерийн диод дээр унах хүчдэл хоорондоо шугаман хамааралтай байх муж олдоно.

Тэгвэл энэ мужийн bias-ийн цэгийг өмнөх сэдэвт үзүүлсэн 4 хэлхээний аль нэгээр тогтоож өгнө.

Bias-ийн тогтмол гүйдэл дээрх маш бага хэмжээний хувьсах байгуулагчийг нэмбэл бааз-эмиттерийн хоорондох хүчдэл шугаман хамааралтайгаар дагаж өөрчлөгдөнө.

Энэ bias-ийн цэг дээрх эмиттерийн диодны дотоод дифференциал эсэргүүцэл нь дараах байдлаар тодорхойлогдоно.

Жич: Энэ тухай диодны загварчлал сэдэвт тодорхой өгүүлсэн байгаа.

Одоо транзисторт өсгөгчийн нэг хэлхээг авч үзье.

Энэ хэлхээ нь тогтмол ба хувьсах гэсэн 2 тэжээлийн үүсгүүртэй байгаа тул суперпозицийн зармыг ашиглан тооцоо хийнэ.

Энд конденсаторыг эхний ээлжинд тогтмол гүйдлийг нэвтрүүлдэггүй, хувьсах гүйдлийг нэвтрүүлдэг түлхүүр байдлаар авч үзье.

Ингээд дээрх хэлхээний тогтмол хүчдлийн эквивалент хэлхээг авч үзье.

Түлхүүрээр салгагдсан хэлхээг орхиж зурвал:

Энэ бидний танил bias тогтоох уламжлалт хэлхээ буюу хүчдэл хуваагч ашигласан эмиттерийн эсэргүүцэлтэй хэлхээ байна.

Твениний эквивалент хэлхээний теоремыг ашиглан энэ хэлхээг хялбарчлаад тооцоог хийе.

Одоо транзисторт өсгөгчийн хувьсах гүйдлийн эквивалент хэлхээг авч үзье.

Газруудыг доош буулган бага зэрэг хувиргалт хийвэл:

Эмиттерээр баазын ба коллекторын гүйдлийн нийлбэртэй тэнцүү хэмжээний гүйдэл гүйх ба гаралтын хүчдэл нь коллектор ба ачааллын зэрэгцээ эсэргүүцэл дээр унана. Мөн транзистор маань идэвхтэй төлөвт байгаа тул коллекторын гүйдэл нь баазын гүйдлээс β дахин их байна.

Оролтын тэжээлээс гүйх гүйдэл нь R1 ба R2 зэрэгцээ эсэргүүцэл ба баазаар хуваагдаж гүйнэ. Хэрэв баазын эсэргүүцлийн хэмжээг тогтоож чадвал баазаар гүйх гүйдэл тодорхой болх бөгөөд ингэснээр гаралтын хүчдэл ч мөн тодорхой болно.

Юуны өмнө транзистор идэвхтэй төлөвт ажиллаж байх үед эмиттерийн диод нээлттэй байх бөгөөд энэ диодыг бага сигналын загвараар загварчилж болох талаар өмнө дурдсан байгаа. Бага сигналын загвараар эмиттерийн диод нь шууд холболтын үеийн дифференциал эсэргүүцэлтэй тэнцүү хэмжээ эсэргүүйцэлтэй байх учраас нийт эмиттерийн эсэргүүцэл нь эмиттерийн диодны шууд холболтын үеийн дифференциал эсэргүүцэл ба түүнд цуваа холбогдсон эмиттерийн эсэргүүцлээр тодорхойлогдоно.

Баазын эсэргүүцэл нь эмиттерийн эсэргүүцлээс β дахин их байдаг. Үүнд дараах байдлаар үнэмшиж болно.

1-рт транзистор идэвхтэй төлөвт байх үед баазын хүчдэл ба эмиттерийн хүчдэл нь ойролцоогоор 0,7в-ийн зөрүүтэй байдаг боловч энэ зөрүүг бага гэж үзээд эдгээр хүчдлийг ойролцоогоор адилхан гэж үзье.

2-рт эмиттерийн гүйдэл нь баазын гүйдлээс β+1 дахин их байдаг боловч β-г нэгээс олон дахин гэж үзээд эмиттерийн гүйдэл нь баазын гүйдлээс β дахин их гэж үзэж болно.

3-рт баазын эсэргүүцэл баазын хүчдлийг баазын эсэргүүцэлд хуваасантай тэнцүү, харин эмиттерийн эсэргүүцэл эмиттерийн хүчдлийг эмиттерийн нийт эсэргүүцэлд хуваасантай тэнцүү гэж үзвэл баазын эсэргүүцэл нь эмиттерийн нийт эсэргүүцлээс β дахин илүү болохыг харж болно.

Эмиттерийн эсэргүүцэл нь эмиттерийн диодын дифференциал эсэрүүцэл ба эмиттерийн эсэргүүцлийн нийлбэртэй тэнцүү учраас баазын эсэргүүцэл нь:

Тэгвэл баазын гүйдэл нь энэ эсэргүүцлээр гүйх гүйдлээр тодорхойлогдоно.

Коллекторын гүйдэл нь баазын гүйдлээс β дахин их байна.

Гаралтын хүчдэл нь коллектор ба ачаалын зэрэгцээ эсэргүүцэл дээр унах хүчдэлтэй тэнцүү учраас:

Иймд энэ хэлхээний өсгөлтйн коэффицент нь:

Энд эмиттерийн диодны дифференциал эсэргүүцэл нь Ohm-ын хэмжээстэй бол эмиттерийн эсэргүүцэл kOhm-ийн хэмжээстай байдаг. Ингэж үзвэл өсгөлтийн коэффицент нь:

Хэрэв ачааллын эсэргүүцэл нь MOhm-ийн хэмжээстэй байвал коллекторын эсэргүүцэл нь kOhm-ийн хэмжээстэй тул өсгөлтийн коэффецент нь дараах тэгшитгэлээр тодорхойлогдоно.

Харин хэлхээний нийт оролтын эсэргүүцэл нь хоорондоо зэрэгцээ холбогдсон R1, R2 болон баазын эсэргүүцлээр тодорхойлогдоно.