Příklady výpočtů tranzistorových zesilovačů

Příklad č.1

Vypočítejte Z_in, Z_out, u₂ a A_u

Hodnoty součástek:
h11e = 2500Ω	h12e = 0	h21e = 299	h22e = 250µS
R1 = 68k	R2 = 27k	R3 = 1k	RZ = 220Ω
CV = 10µF	RG = 10k	uG = 5V

Řešení:

Ze schématu je zřejmé, že se jedná o tranzistor v zapojení se společným kolektorem, je tedy potřeba nejprve provést přepočet zadaných h-parametrů z SE na SK:

h11k = h11e = 2500Ω	h12k = 1 - h12e = 1
h21k = -(1 + h21e) = -300	h22k = h22e = 250µS

Dalším krokem je nakreslení schéma s náhradním linearizovaným modelem tranzistoru:

Následuje výpočet požadovaných parametrů:

Výpočet Z_in:

Nejprve provedeme výpočet vstupní impedance vlastního tranzistoru:

Y_L je zatěžovací admitance, tj. v tomto případě součet admitance odporu R₃ a admitance zátěže:

Nyní již můžeme Z_inT vypočítat:

Celková vstupní impedance zesilovače je dána paralelní kombinací Z_inT, R₁ a R₂:

Výpočet Z_out:

Nejprve provedeme výpočet výstupní impedance vlastního tranzistoru:

Z_G je impedance zdroje signálu na vstupu tranzistoru, tj. v tomto případě paralelní kombinace odporu generátoru R_G a odporů R₁ a R₂:

Nyní již můžeme Z_outT vypočítat:

Celková výstupní impedance zesilovače je dána paralelní kombinací Z_outT a R₃:

Výpočet u₂:

Nejprve je potřeba vypočítat proud i₁ do báze tranzistoru. K tomu potřebujeme znát napětí na bázi tranzistoru, v tomto případě je rovno vstupnímu napětí u₁ zesilovače:

Z něj je možno vypočítat hledaný proud do báze:

Následně můžeme vypočítat proud i₂:

Proud i₂ vyvolává na paralelní kombinaci h_22k^-1, R₃ a R_Z úbytek napětí, který je roven hledanému napětí u₂:

Výpočet A_u:

Napěťové zesílení vypočteme jako poměr napětí na výstupu zesilovače ku napětí na jeho vstupu:

Příklad č.2

Vypočítejte Z_in, Z_out, u₂ a A_u

Hodnoty součástek:
h11e = 3000Ω	h12e = 0	h21e = 250	h22e = 250µS
R1 = 1k	R2 = M22	R3 = 68k	R4 = 2k7
R5 = 820Ω	RZ = 4k7	CV = 10µF	Cb = 10µF
RG = 600Ω	uG = 300mV

Řešení:

Ze schématu je zřejmé, že se jedná o tranzistor v zapojení se společným emitorem. Zadány jsou h-parametry pro společný emitor a tudíž je není potřeba přepočítávat.

Prvním krokem je tedy nakreslení schéma s náhradním linearizovaným modelem tranzistoru:

Následuje výpočet požadovaných parametrů:

Výpočet Z_in:

Nejprve provedeme výpočet vstupní impedance vlastního tranzistoru:

Vzhledem k nulové hodnotě prvku h_12e je výpočet triviální:

Celková vstupní impedance zesilovače je dána odporem R₁ sériově spojeným s paralelní kombinací Z_inT, R₂ a R₃:

Výpočet Z_out:

Nejprve provedeme výpočet výstupní impedance vlastního tranzistoru:

Stejně jako u vstupní impedance tranzistoru je tento výpočet triviální:

Celková výstupní impedance zesilovače je dána paralelní kombinací Z_outT a R₄:

Výpočet u₂:

Nejprve vypočteme vstupní napětí u₁ zesilovače:

Z něj lze vypočítat proud i₁ do báze tranzistoru (svorka označuje část odpovídající napětí u_B na bázi tranzistoru):

Následně můžeme vypočítat proud i₂:

Proud i₂ vyvolává na paralelní kombinaci h_22e^-1, R₃ a R_Z úbytek napětí, který je roven hledanému napětí u₂:

Výpočet A_u:

Napěťové zesílení vypočteme jako poměr napětí na výstupu zesilovače ku napětí na jeho vstupu: