408. Давтамжийн характеристик

Өмнө үзсэн хэлхээг ахин авч үзье.

Ачааллыг холбосон утасны дотоод багтаамж нь C₀=10pF ба коллекторын диодны урвуу холболтын дотоод багтаамж Cc=4pF гэж өгөгдсөн байг.

Тэгвэл гаралтын буюу коллекторын хэлхээн дэх bypass багтаамжийг тооцсон нам давтамжийг нэвтрүүлэгчийн критик давтамж:

Харин 2N3904 транзисторыг сонгон авсан бол түүний datasheet-ээс дараах параметрүүдийг мэдэж болно.

Тэгвэл эдгээрийг ашиглан шууд холболтын үеийн эмиттерийн диодны дотоод багтаамж ба баазын эсэргүүцлийг тооцоолж болно.

Эмиттерийн диодны шууд холболтын үеийн дотоод багтаамж ба баазын дотоод эсэргүүцлийг мэдсэнээр оролтын хэлхээ болох баазын хэлхээн дэх bypass багтаамжийг тооцсон нам давтамжийг нэвтрүүлэгчийн критик давтамжийг олж болно.

Ингээд оролт, гаралт, эмиттерийн хэлхээн дэх өндөр давтамжийг нэвтрүүлэгчийн критик давтамжуудыг олж хамгийн их давтамжийг сонговол:

Мөн оролт гаралтын хэлхээн дэх нам давтамжийг нэвтрүүлэгчийн критик давтамжуудыг олж хамгийн бага давтамжийг сонговол:

Ингээд энэхүү өсгөгчийн давтамжийн характеристикийг зурвал:

407. Bypass давтамжийн нөлөө

Хэрэв 2 эсэргүүцлээс тогтох хүчдэл хуваагчийн хэлхээний гаралтыг конденсатораар нь тэлээлсэн байвал энэ конденсаторыг bypass багтаамж гэдэг.

Энэ хэлхээнд Твениний эквивалент хэлхээний теоремыг ашиглан эквивалент хэлхээгээр сольвол:

Энэ хэлхээг нам давтамжийг нэвтрүүлэгч гэх бөгөөд энэ хэлхээтэй шугаман RC хэлхээг үзэхдээ танилцсан байгаа. Нам давтамжийг нэвтрүүлэгч болохыг хялбар тооцоож хийх замаар харвал:

Энд нэвтрүүлэх коэффицент нь давтамжаас хамаарах ба тэг давтамжтай тогтмол гүйдлийн хувьд 1-тэй тэнцүү байна. Харин өндөр давтамжийн хувьд нэвтрүүлэх коэффицент нь 0-тэй тэнцүү байгаа учраас үүнийг нам давтамжийг нэвтрүүлэгч гэж нэрлэдэг. Энэ хэлхээний критик давтамж ба өмнөх bypass багтаамжтай хэлхээний критик давтамжийг бичвэл:

Транзисторт өсгөгчийн хувьсах гүйдлийн эквивалент хэлхээг дахин авч үзье.

Энэ хэлхээний оролтын хэлхээг Твениний эквивалент хэлхээний теорем ашиглан бага зэрэг хялбарчилгааг хийх замаар оролтын хэлхээний резисторуудыг нэгтгэж нэг эсэргүүцлээр илэрхийлбэл хувьсах гүйдлийн хэлхээг дараах хэлхээгээр төлөөлүүлэн ойлгож болно.

Транзисторт өсгөгчийн хэлхээнд хэд хэдэн bypass багтаамж нөлөөлдөг. Энд коллекторын диодны урвуу холболтын үеийн дотоод багтаамж, эмиттерийн диодын шууд холболтын үеийн дотоод багтаамж ба баазын эсэргүүцэл болон ачааллыг холбох утасны дотоод багтаамж гэсэн хэмжигдэхүүнүүд нөлөөлнө.

Дээрх хэлхээнд Миллерийн теоремийг ашиглан С_с багтаамжийг С1 ба С2 багтаамжаар илэрхийлбэл:

Зэрэгцээ холбогдсон багтаамжуудыг нэгтгэж зурвал:

Ингээд оролтын хэлхээ буюу баазын хэлхээн дэх bypass багтаамжтай хэлхээг зурвал:

Энэ хэлхээний критик давтамж нь:

Харин гаралтын хэлхээ буюу коллекторын хэлхээн дэх bypass багтаамжтай хэлхээг зурвал:

Энэ хэлхээний критик давтамж нь:

Энэхүү оролт гаралтын хэлхээнд нөлөөлөх bypass багтаамжийн нөлөөгөөр үүсэх нам давтамжийг нэвтрүүлэгчийн критик давтамжуудыг тооцоолж аль бага гарсанаар нь нам давтамжийн нэвтрүүлэгчийн критик давтамжийг сонгоно.

406. 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.

405. 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.

404. 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.

403. 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.