wtórnik emiterowy

[Methu]

witam,
czytając cykl artykułów o tranzystorach napotkałem pewną niejasność dla mnie (cz. 12, układ OC), mianowicie wyprowadzenie wniosku:
"wtórnik zwiększa oporność obciążenia widzianą od strony źródła" lub "wtórnik zmniejsza impedancję wyjściową układu".

W artykule czytam, że obliczona rezystancja 10k na drugim załączonym rysunku bierze się z równoległego połączenia Rb=20k i rwe=20k dla AC. Dlaczego nie jest to połączenie
Rb||(rwe+Re) ?

Proszę o wyjaśnienie tej niejasności, jak również wytłumaczenie drugiego rysunku z r zast 60k. Czy te wywody stanowią uproszczenie jakiegoś zjawiska i jak to zastosować w praktyce?

dzięki!

[edwacc]

przypomnij co to jest rwe

[Jony130]

Witam,
Na początek przypomnijmy sobie co to jest ta Rwe ( rezystancja wejściowa) i w ogóle po co o niej mówimy.
Weźmy na tapetę ten prosty schemat


Gdzie U1 reprezentuje źródło sygnału.
Podłączając nasze źródło do układu, spowoduje przepływ prądu I1. Będziemy po prostu pobierać prąd ze źródła U1.
Więc nasze źródło które dostarcza napięcie U1 obciążyliśmy prądem I1.
A więc nasze źródło napięcia "widzi" nasz tranzystor jako rezystor o rezystancji :
R = U1/I1
Moglibyśmy nawet usunąć nasz układ z tranzystorem i wstawić w te miejsce rezystor o takiej wartości by prąd I1 się nie zmienił.
Więc źródło nawet się nie skapnie, że zasila już nie tranzystor tylko "zwykły" rezystor.

I z tego powodu możemy powiedzieć, że Rwe naszego układu z tranzystorem wynosi
Rwe = U1/I1 rezystancja widziana z bazy w stronę tranzystora, bo taką rezystancję widzi źródło sygnału U1.
Może obliczmy prąd I1 równy prądowi bazy T1.
Jak wiadomo :
Ic = β*Ib i
Ie = Ib + Ic = Ib + β*Ib = (β+1)*Ib
Ib = Ie/(β+1)

Dla prądu stałego:

Ie = Ue/Re --> Ue = (U1 - Ube)

Ie = ( U1 - Ube)/Re

I1 = Ie/(β+1)

I1 = (U1 - Ube) / ( (β+1)*Re )

Rwe_dc = U1 / I1 = U1 / (U1 - Ube) / ( (β+1)*Re ) = U1 * ( (β+1)*Re )/ (U1 - Ube)

I tak na przykład dla U1 = 1.6V; Ube= 0.6V; β=99.
Mamy Rwe_dc = 1.6V/10uA = 160K
Teraz zwiększmy U1 o 1V do 2.6V i mamy
Rwe_dc = 2.6V/20uA =130K
I zauważ ze zmiana napięci o 1V spowodowało zmianę prądu I1 o 10uA.
Więc rezystancja dla zmian napięcia (sygnałów zmiennych) wynosi
rwe = ΔU1/ΔI1 = 1V/10uA = 100K
I dziwnym trafem równa się to (β+1)*Re.
I nie wdając się w szczegóły rwe dla prądu zmiennego wynosi
rwe = (β+1)*Re ( pierwsze przybliżenie)

Czemu ta nasza rezystancja Rwe jest ważna.
Ano proste, czym mniejsza Rwe tym większy prąd będziemy czerpać ze źródła sygnału. A wiadomo rzeczywiste źródła mają ograniczoną wydajność prądową.
I jak zaczniemy pobierać za duży prąd to napięcie źródła U1 spadnie.
I na schematach modelujemy ten spadek napięcia U1 pod wpływem prądu I1 wstawiając rezystancje źródła sygnału do schematu.



I teraz czym mniejsza Rwe tym większy prąd I1, czyli tym większy spadek napięcie na rezystancji źródła sygnału Rg .
Więc napięcie Uwe podane na bazę maleje ( zmniejsza się sygnał podany na tranzystor).
Tworzy się po prostu dzielnik napięcie
Uwe = U1 * Rwe/(Rg+Rwe)
Rwe naszego układu z tranzystorem wynos rwe = (β+1)*Re.
A więc wstawienie wtórnika spowodowało że źródło sygnału widzi nasz rezystor Re jako rezystor o rezystancji (β+1) razy większy od Re.

Gdy byśmy podłączyli nasz rezystor Re bezpośrednie do U1

Wtedy sygnał dostępny na Re wynosił by
Uwe = U1 * Rwe/(Rg+Rwe) = U1 *1K/(11K) = 0.09*U1

Dodanie tranzystora zwiększy nasz sygnał użyteczny


Dla β=99 mamy
rwe = 100* Re = 100K

Uwe = U1 * 100K/ (110K) = 0.9 *U1


A więc Rwe ma wpływ na wielkość sygnału dostępnego na wejściu wtórnika a tym samy decyduje też o napięciu jakie pojawi się na obciążeniu.

Uzbrojony w te informacje przeczytaj raz jeszcze na spokojne ten artykuł ( i nie czytaj wszystkich artykułów naraz, mózg potrzebuje czasu na przyswojenie sobie tylu nowych informacji)
http://www.edw.com.pl/pdf/k01/38_04.pdf

[Methu]

Uzbrojenie pomogło

Więc rezystancja dla zmian napięcia (sygnałów zmiennych) wynosi
rwe = ΔU1/ΔI1 = 1V/10uA = 100K
I dziwnym trafem równa się to (β+1)*Re.
I nie wdając się w szczegóły rwe dla prądu zmiennego wynosi
rwe = (β+1)*Re ( pierwsze przybliżenie)

Nie wiem czy dobrze rozumiem. To rezystancja dynamiczna? Czy dla prądu stałego właściwe jest rozumowanie:

1. Ie=(ß+1)Ib
2. Uwy=Uwe (dla prądu zmiennego rozważamy tu zmiany U ->są takie same; dla prądu stałego to przybliżenie z pominięciem Ube, można zrobić takie przybliżenie?)

2. -> Ib*Rwe = Ie*Re = Re*(β+1)*Ib => Rwe = (ß+1)*Re

Poświęciłem trochę więcej czasu i doczytałem również OE i OB. Mam taką tabelę z zestawieniem parametrów OC OE i OB. Nie bardzo daję radę nanieść na siebie wzory z tabeli i podane w cyklu o tranzystorach, gubię się w oznaczeniach. Stąd moje pytanie o uproszczenia. A może to wzory z tabeli są zbyt dokładne, w takim razie proszę o podanie prostszej wersji, mającej zastosowanie w praktyce.

OC:
rweT = (ß+1)*Re - czym jest zatem rb'e i czy jest ono równe Re?
rwy = 1/gm . niestety dalej nie potrafię wyliczyć rwy z części 12. cyklu, nie jestem też pewien znaczenia gm .
Ai = można przyjąć (ß+1), skąd więc aż takie rozpisanie wzoru?

OE:
Au = - Rc/Re jak ma się to do -gmRc ?
podobnie Ai
sens rwe wyjaśni się wraz z rwe OC
rwy o.k.

OB:
Au jak w OE,
Ai rwy jasne
rwe = 1/gm = Re||re ~= re (re<<Re)

[Jony130]

Nie wiem czy dobrze rozumiem. To rezystancja dynamiczna?

No, tak można powiedzieć. Choć rzadko to robimy i mówimy rezystancja wejściowa.

Czy dla prądu stałego właściwe jest rozumowanie:

1. Ie=(ß+1)Ib
2. Uwy=Uwe (dla prądu zmiennego rozważamy tu zmiany U ->są takie same; dla prądu stałego to przybliżenie z pominięciem Ube, można zrobić takie przybliżenie?)

2. -> Ib*Rwe = Ie*Re = Re*(β+1)*Ib => Rwe = (ß+1)*Re

Można tak zrobić.
Choć normalnie rwe dla sygnałów zmiennych oblicza się z pochodnej Rwe_DC.

Mam taką tabelę z zestawieniem parametrów OC OE i OB. Nie bardzo daję radę nanieść na siebie wzory z tabeli i podane w cyklu o tranzystorach, gubię się w oznaczeniach. Stąd moje pytanie o uproszczenia. A może to wzory z tabeli są zbyt dokładne, w takim razie proszę o podanie prostszej wersji, mającej zastosowanie w praktyce.

Hmm, tabelka?

Nie jest taka dokłada. Więc możesz o niej zapomnieć.
Dokładne wzory, są bardzo długie i mało przydatne w praktyce.
Np.

Albo w takiej postaci

Ale i nawet ten wzór obowiązuje tylko w ograniczonym zakresie częstotliwości.
Ale mniejsza o to, wracajmy do twojej tabelki.
Twoja "tabelka" powstała na podstawie tzw. modelu hybryd pi.
Czyli tranzystor zastąpiony jest hipotetycznym tworem, którego zadaniem jest przybliżenie nam działania tranzystora w pewnych ściśle określonych warunkach.
http://www.edw.com.pl/pdf/k01/18_12.pdf
http://www.edw.com.pl/pdf/k01/35_05.pdf

Tabelka powstała na podstawie tego "prostego" modelu


Gdzie rb'e zwane też czasami r(pi) reprezentuje rezystancję dynamiczną złącza baza emiter.
I dla "gołego" tranzystora rb'e = (β+1)*re
I dla przypomnienia re to rezystancja dynamiczna złącza B-E widziana od strony emitera w stronę bazy i dlatego baza widzi re jako (β+1) większą.
Dlatego też mówi się, że re to rezystancja wbudowana w emiter.
re = ΔUbe/ΔIe = Vt/Ie ≈ 26mV/Ic
re to po prostu pochodna zmian Ube do Ie.

Teraz kolejny parametr gm - transkonduktancja.
Co to jest ta transkonduktancja?
Transkonduktancja tranzystora definiujemy jako stosunek zmian prądu kolektora do wywojowując te zmiany napięcie Ube
gm = ΔIc/ΔUbe
Po prostu, tranzystor to źródło prądowe (Ic) sterowane przez napięcie Ube.
Czyli źródło prądowe sterowane napięciem. Napięcie Ube decyduje (ustala) wartości prądu kolektora. Czyli wzmocnienie naszego sterowanego źródła to
gm = Iwy/Uwe = Ic/Ube.
A więc odwrotność rezystancji. Ale, że odwrotność rezystancji to konduktancja.
To by nie mieszać stworzono transkonduktancję która informuje o wzmocnieniu naszego źródła prądowego sterowanego napięciem.
I zwróć uwagę, że gm = ΔIc/ΔUbe a nasza "swojska" re = ΔUbe/ΔIe≈ΔUbe/ΔIc. A wychodzi na to, że gm to nic innego jak odwrotność "swojskiej" re.
I dla tego
gm = 1/re = Ic/26mV ≈ 40 * Ic
Mam nadziej, że choć trochę rozjaśniło/zaciemniło to sytuację.

Ale dobra weźmy na warsztat wzmacniacz OE bez rezystora Re.
Au = Rc/re = Rc/ (1/re) = Rc *gm = Rc* Ic / 26mV ≈ 40*Ic*Rc
RweT = (β+1)*re (samego gołego tranzystora)
Rwy = Rc
Z rezystorem Re
Au = Rc/(Re+re)
RweT = (β+1)*(re+Re)
Rwy = Rc

Dla wzmacniacza OC
Au = re/( re + Re||RL)
Rwe = patrz układ OE z Re
Rwy ≈ re||Re zależy od schematu, bo rezystory z bazy też są widziane przez emiter. Ale beta + 1 razy mniejsze i dodają się do re.

Dla OB
Au = Rc/re
Rwe = re
Rwy = Rc

I to tyle.
Informacje zawarte w artykułach z EDW są wystarczające.
I naprawę nie musisz się martwic, że nie zgadza się to z twoją tabelką.
I najważniejsze to intuicyjne wyczucie zależności występujących w tranzystorze.
Bo nie oszukujmy się, w dzisiejszych "cyfrowych" czasach, więcej szczegółów nie jest nikomu potrzebne. No chyba, że zamierz w przyszłości projektować wzmacniacze audio. Ale to już inna bajka.

[ Dodano: 2011-03-13, 16:35 ]

nie mogę wstawić załączników do posta, chwilowo dałem je tutaj: http://www.sendspace.com/file/jvfinx
jak tylko będę mógł wstawiać, przeedytuję posta. Chyba że ktoś wstawi je tu wcześniej.

Hehe, Bo bitmapa to niedozwolony format.
Zawsze zapisuj obrazki w formacie PNG i nie będzie problemu.

[Methu]

Dzięki bardzo Jony za odpowiedź, dużo mi to rozjaśniło.
Tabelka była o tyle ważna, że mam to teraz na przedmiocie dodatkowym. Sam też jestem zwolennikiem praktycznego podejścia, zamiast nadmiaru teorii Poukładałem sobie już wszystko z tabelką i zgadza się!
Dla pewności wyprowadziłem sobie też wzory, np. na wzmocnienie napięciowe:
Au=Uc/-(Ube+URe+Ure) = Rc*Ib*ß/-(rbe*Ib+ß*Ib*(Re+re)),
gdzie rbe*Ib dąży do zera będąc dużo mniejszym od wyrażeń z betą,
potem upraszczając dostajemy
Au=Rc=-(Re+re)
czyli wzmocnienie napięciowe dla OE z Re.

Chciałbym spytać jeszcze o to, jak powinienem intuicyjnie rozumieć wzmocnienie prądowe np. dla OE/OC. Sprawa wydaje się trochę bardziej skomplikowana niż z napięciowym, bo prąd rozpływa się do dołączonego obciążenia na wyjściu.

Sporo męczę w tym temacie, ale jak ktoś podczas nauki natknie sie na tego posta, to będzie miał obszerne kompendium

Heh, no to byłoby rzeczywiście bardzo egoistyczne umieszczać w formacie bitmapy, jak się porówna objętości .. nie pomyślałem, dzięki!

[Jony130]

Wzmocnienie prądowe jest "mniej intuicyjne" przez to, że w praktyce prawie w ogóle nie korzystamy z niej.
Dla układu WE
Iwe = Uwe/Rin
Iwy = Uwy/RL
I wzmocnienie prądowe

Ai = Iwy / Iwe = Uwy/RL*Rin/Uwe = Rin/RL * Uwy/Uwe = Rin/RL* Au

Rin = R1||R2||rb'e

Albo trochę inne podejście (prądowe) ogólny przypadek.
http://en.wikipedia.org/wiki/Current_di ... ing_effect
Co dla WE
Ai = R1||R2/ ( RweT + R1||R2) * β * Rc/( Rc+RL)

RweT = rb'e

Dla WK będzie bardzo podobnie tylko zamiast β będzie (β+1)

[adrian_134]

Witam!

Dołączę się do tematu, ponieważ pomimo kilkokrotnego przeczytanie go dalej nie rozumiem jednej rzeczy, jest ten schemat:

I tak jak autor tematu napisał: "W artykule czytam, że obliczona rezystancja 10k na drugim załączonym rysunku bierze się z równoległego połączenia Rb=20k i rwe=20k dla AC. Dlaczego nie jest to połączenie
Rb||(rwe+Re) ? "

Dlaczego w takim schemacie gdzie baza jest odpowiednio spolaryzowana, przed nią jest bateria B1 i rezystor Rb a zaraz przed tym rezystorem jest przyłączony sygnał z generatora, bierze się pod uwagę rezystancję Rb przy obliczaniu rezystancji wejściowej ?
Napięcie baterii B1 i rezystor Rb ustalają pewien punkt pracy, przez ten rezystor płynie prąd I o wartości I=U/Rb, napięcie tego prądu jest równe Ub1-URb, na to napięcie jest nakłady przebieg zmienny, jak to się ma do oporności ? Przez ten rezystor Rb nie płynie prąd z generatora, więc jak to rozumieć ?

[Jony130]

W tym temacie masz analizę jak płynie "składowa zmienna"
https://forum.elportal.pl/viewtopic.php?p=74915#74915
I dwa posty niżej masz jeszcze rysunki i poprawioną analizę.

Jakby dalej coś będzie nie jasne to śmiało pytaj.