Ä. Pavasaris "Stiprinimas".

Stiprinimas: 

1. Meshaninės jėgos F stiprinimas 

1.1. Archimedo svertas 

O 

l 2 

F 2 

T 

l 1 

m 

P = m·g 

F 1 

1 pav. 

K F = F 2 /F 1 = l 1/l 2 . (1) 

1.2. Nuožulnioji plokštuma – pleištas arba sraigtas 

N 

F 

F tr 

α 

h 

l 

P = m·g 

2 pav. 

K F(P) = P/( F + F tr ) = 1/sin α , (2) 

– nuožulnioji plokštuma 

K F(N) = N/( F + F tr ) = 1/tg α , (3) 

K F(N) = N/( F + F tr ) = [ 2·(1 − cos (2·α ))] 

− 1/2 – pleištas. (4) 

© Česlovas Pavasaris VILNIUS- 2011 1

1.3. Judantys skridiniai 

−T 1 

T 1 T 1 

−T 

F = −T 1 

T 

m 

3 pav. 

P = m·g 

kur: n = 1, 2, .... – judančių skridinių skaičius. 

1.4. Hidraulika – pneumatika 

K F = P/F = 2·n, (5) 

F 

N 

S 1 S 2 

P = m·g 

4 pav. 

K F = P/F = S 2 /S 1 , (6) 

kur S 1, 2 – cilindrų plotai. 


1.5. Įtempta styga 

F 

α 

T 1 T 2 

K F = T 1, 2 /F = 1 /[ 2·sin (α / 2 )]. (7) 

2. Elektrinių signalų – U, I, P stiprinimas 

2.1. Elektriniai signalai- įtampa u ( t ) ir srovė i ( t ) pagal savo kitimo pobūdį laike yra skirstomi taip: 

i, u 

Pastovusis 

Nuolatinis 

0 

t 

Kintamasis 

5 pav. 

2.2. Harmoninio signalo atveju: 

2.2.1. Įtampa U arba srovė I yra išreikiama taip: 

I, U = ( I, U ) re + j·( I, U ) im = ( I o , U o )·(cos ϕ + j·sin . ϕ ) = ( I o , U o )·e j·ϕ , (8) 

algebrinė trigonometrinė laipsninė 


Im 

(I, U ) im 

( I, U ) 

( I, U ) o 

( I, U ) im 

ω 

0 

ϕ ( I, U ) re 

( I, U ) re 

6 pav. 

Re 

kur: 

( I, U ) re = ( I, U ) o·cos ϕ ; ( I, U ) im = I,(U ) o·sin . ϕ ; 

( I, U ) o = [( I, U ) 2 re + ( I, U ) 2 im ] 1/2 ; tg ϕ = ( I, U ) im /( I, U ) re , 

(9) 

kur: ϕ = ω ·t ± ϕ o , f = 1/T = ω /( 2·π ), čia ϕ o – pradinė fazė, kai laikas t = 0; ω ir f – ciklinis ir paprastasis 

svyravimų dažniai, atitinkamai; T – svyravimų periodas. 

2.2.2. Harmoninio elektrinio signalo galia P yra išreiškiama taip: 

P = U·I = (U re + j·U im )·( I re + j·I im ) = (U re·I re − U im·I im ) +·j·(U re·I im + U im·I re ) = 

= [U o·(cos ϕ u + j·sin . ϕ u )]·[ I o·(cos ϕ i + j·sin . ϕ i )] = 

= U o·I o·[(cos (ϕ u + ϕ i ) + j·sin (ϕ u + ϕ i )] = 

= P = U o·e j·ϕ u·I o·e j·ϕ i 

= U o·I o e j·(ϕ u + ϕ i ) = P o·e j·(ϕ u + ϕ i ) , (10) 

Im 

P o 

P im 

P im 

P 

ω 

0 

ϕ 

P re 

P re 

Re 

7 pav. 

kur: 

P = P o·e j·ϕ , P o = U o·I o , ϕ = ϕ u + ϕ i = ω ·t ± ϕ o, ϕ o = ϕ u o + ϕ i o . (11) 


2.2.2.1. Bet kokio pavidalo elektrinio signalo momentinė galia p ( t ) yra išreiškiama taip: 

p ( t ) = u ( t )·i ( t ), 

(11a) 

kur: u ( t ) ir i ( t ) – signalo momentinė įtampa ir srovė, atitinkamai. 

3. Elektrinių signalų stiprintuvas – keturpolio vaizdinio atveju: 

U in , I in 

K u, K i, K p 

K trš 

U iš , I iš 

8 pav. 

kur: 

K u = U iš /U in , K i = I iš /I in , K p = P iš /P in ≡ K u·K i , (12) 

kur: 

U in = U o in·e j·ϕ u 

, I in = I o in·e j·ϕ i , U iš = U o iš·e j·(ϕ u − ϕ o u ) , I iš = I o iš·e j·(ϕ i − ϕ o i ) . (13) 

3.1. Įėjimo varža pastoviajai srovei R in : 

R in = U o in /I o in ; (14) 

3.2. Išėjimo varža pastoviajai srovei R iš : 

R iš = U o iš /I o iš ; (15) 

3.3. Įėjimo varža kintamajai srovei r in ( diferencialinė varža ): 

r in = U in /I in , r in = ∂U in /∂I in ; (16) 

3.4. Išėjimo varža kintamajai srovei r iš ( diferencialinė varža ): 

r iš = U iš /I iš , r iš = ∂U iš /∂I iš . (17) 


3.5. Įtampos U ir galios P stiprinimo koeficientų K u, p dažninės charakteristikos K u, p (ω): 

K u b, e 

100 

60 

K p b, e o /2 

20 

K p b, e 

K u b, e o 

K p b, e o 

K u b, e o /2 1/2 

K u b, e 

K p b; K p e /100 

0 0,1 1 10 ω /ω α, β 

ω K u, p; b, e 

9 pav. 

3.5.1. Decibelai: 

K p (dB) = 10·lg K p , [dB] ≡ 10·lg K 2 u, i = 20·lg K u, i , [dB]. (18) 

K u, i, p K u, i, p (dB), dB 

K 

10 6 p max K p max /2 

60 

3 dB 

10 5 50 

10 4 40 

10 3 30 

10 2 20 

10 10 

1 

0 

K u, i max 

0 2 4 6 8 10 lg (ω /1 Hz) 

ω ž T i 

K p 

K u, i max /2 1/2 20 dB /dek, 6 dB /okt 

3 dB 

K u, i 

ω ž r p 

ω a r u, i 

ω ž r u, i 

ω a r p 

ω a T i 

10 pav. 


3.6. Triukšmo koeficientas K trš – santykinis dydis, parodantis kiek kartų sumažėja naudingo signalo 

(U s , I s ) ir triukšmo ( S trš ) vidutinių galių P s ir P trš , atitinkamai, santykis P s /P trš elektroninio įrenginio 

išėjime – ( P s /P trš ) iš , palyginus su šiuo santykiu elektroninio įrenginio įėjime – ( P s /P trš ) in : 

K trš = ( P s /P trš ) in /( P s /P trš ) iš ≥ 1. (19) 

3.7. Kaskadinis stiprintuvas – sudarytas iš nuosekliai sujungtų N stiprinimo pakopų. 

I in 1 

I iš 1, in 2 

I iš 2 I in N I iš N 

K u, i (1), 

K u, i (2), 

K u, i 

U in 1 

(N), 

1 2 ..................... N 

11 pav. 

kur: 

K u, i (N) = ∂ (U, I ) iš N ∼ /∂ (U, I ) in 1 ∼ = ( K u, i (N) ·∂ (U, I ) iš (N −1), in N ∼ )/∂ (U, I ) in 1 ∼ = 

= ( K u, i (N) ·K u, i (N −1)·∂ (U, I ) iš (N −2), in (N −1) ∼ )/∂ (U, I ) in 1 ∼ = 

= (K u, i (N) ·K u, i (N −1)···K u, i 2·∂ (U, I ) iš 1 ∼ )/∂ (U, I ) in 1 ∼ = 

Decibelais: 

K p 1, K trš 1 

U iš 1, in 2 U iš 2 U in N U iš N 

K p 2, K trš 2 

K p N, K trš N 

= K u, i (N) ·K u, i (N −1)···K u, i 2·K u, i 1 = ∏K u, i j , 

N 

N 

K p N = K u N ·K i N =∏K u j ∏K i j = ∏K p j . (20) 

N 

j= 

1 

j= 

1 j= 

1 

N 

j = 1 

N 

j= 

1 

N 

j= 

1 

K u, i (N) (dB) = 20·lg [∏ K u, i j ]= ∑ K u, i j (dB) , [dB], 

N 

j= 

1 

N 

K p N (dB) = 10·lg [∏ K p j ] = ∑ K p j (dB), [dB]. (21) 

K * trš = K trš 1 + ( K trš 2 − 1)/K p1 + ( K trš 3 − 1)/( K p1·K p2 ) + ... + ( K trš N − 1)/ 

/( K p1·K p2···K p (N − 1) ), (22) 

j = 1 


ir iš (22) seka fundamentalios išvados: 

1. Daugiapakopės kaskadinės elektroninės sistemos triukšmo koeficientas K * trš iš esmės yra 

apspręstas tik pirmosios bei šiek tiek mažiau antrosios pakopų triukšmų koeficientais. 

2. Iš 1-osios išvados seka, jog blogą galių santykį (P s /P trš ) in įrenginio įėjime U in nebeįmanoma 

pagerinti toliau didinant kaskadinio jungimo elektroninės sistemos pakopų skaičių N. 

2-oji išvada tinka ir tada, kai pirmąja ( n = 1 ) stiprinimo „ pakopa “ yra atvira erdvė – „ eteris “. 

4. Stiprinimo pakopos įtampos U arba srovės I stiprinimo-perdavimo koeficientų K u, i dažninės 

charakteristikos K u, i (ω ) ( 9 pav.) su pakankamu tikslumu yra aprašomos taip: 

kur: 

K u, i (ω ) = K u, i o /[ 1+ (ω /ω a r ) 2 ] 1/2 , (23) 

K u, i o = K u, i (ω )| – žemadažnė vertė, 

ω ⇒ 0 

kur: ω a r – aukštasis ribinis dažnis, kuriam esant K u, i (ω a r ) = K u, i o / 2 1/2 . 

4.1. Kaskadinio stiprintuvo ( 11 pav.) sudaryto iš nuosekliai sujungtų vienodų N stiprinimo pakopų: 

N 

K u, i (N) = ∏K u, i j = [ K u, i (ω )·e j·ϕ u, i (ω) 

] N = [ K u, i (ω )] N ·e j·N·ϕ u, i (ω) , (24) 

j= 

1 

ϕ N (ω ) = N·[± ϕ u, i (ω )] ≡ ± ϕ u, i 1 (ω ) ± ϕ u, i 2 (ω ) ± ... ± ϕ u, i N (ω ), (25) 

Iš apibrėžties ( 9 pav.): 

K u, i (N) (ω N a r ) = K N u, i o /2 1/2 ⇒ [ K u, i (ω N a r )] N = (K u, i o ) N /2 1/2 ⇒ 

⇒ { K u, i o /[ 1+ (ω N a r /ω a r ) 2 ] 1/2 } N = ( K u, i o ) N /2 1/2 ⇒ {[ 1+ (ω N a r /ω a r ) 2 ] 1/2 } N = 2 1/2 , 

ir iš čia randame: 

ω N a r = ω a r·( 2 1/N − 1 ) 1/2 ≤ ω a r . (26) 

Kai tarp pakopų yra įjungti skiriamieji kondensatoriai C j , tai dažninėse charakteristikose K u, i (ω ), be 

aukštojo ribinio dažnio ω a r , turime ir žemąjį ribinį dažnį ω ž r ( 10 pav.), kurį surandame taikydami tokio 

pavidalo aproksimacijas: 

K u, i (ω ) = K u, i max /[ 1+ (ω /ω ž r ) − 2 ] 1/2 , (27) 

kur: ω ž r – žemasis ribinis dažnis, kuriam esant K u, i (ω ž r ) = K u, i max / 2 1/2 . 


Čia pastebėsime, jog išraiška (27) atitinka diferencijuojančios RC- grandinės įtampos perdavimo 

koeficiento K u, R dažninę charakteristiką: 

I 

C 

K u R 

1 

ϕ u R, rad 

π /2 

U 

U C 

R 

U R 

2 −1/2 π /4 

K u R 

ϕ u R 

0 

lg [ω r /1 Hz ] 

lg [ω/1 Hz ] 

Iš apibrėžties ( 9 pav.) ir (26): 

a 

12 pav. 

b 

K u, i (N) (ω N ž r ) = K u, i (N) max /2 1/2 ⇒ [ K u, i (ω N ž r )] N = ( K u, i max ) N /2 1/2 ⇒ 

⇒ { K u, i max /[ 1+ (ω N ž r /ω ž r ) −2 ] 1/2 } N = ( K u, i max ) N /2 1/2 ⇒ 

⇒ {[ 1+ (ω N ž r /ω ž r ) −2 ] 1/2 } N = 2 1/2 , 


ω ž r (N) = ω ž r·( 2 1/N − 1 ) − 1/2 ≥ ω ž r . (28) 

Vaizdumo dėlei gautas priklausomybes (25) ir (27) pateikiame atitinkamais grafikais: 

ω N a r /ω a r 

1 5 

ω N ž r /ω ž r 

ω N ž r 

0,5 

3 

ω N a r 

0 

1 3 5 7 9 

13 pav. 

11 

N 


4.2. Kaskadinio stiprintuvo praleidžiamų dažnių juostos plotis ∆ω N yra: 

ir iš (29) bei (26) ir (28) randame: 

∆ω N = ω N a r − ω N ž r , (29) 

∆ω N = ω a r·( 2 1/N − 1 ) 1/2 − ω ž r·( 2 1/N − 1 ) −1/2 . (30) 

Iš (30) nustatome kaskadinio stiprintuvo didžiausią pakopų skaičių N max , kuriam esant ∆ω N = 0: 

ω a r·( 2 1/N max − 1 ) 1/2 − ω ž r·( 2 1/N max − 1 ) −1/2 = 0, 


N max = ( lg 2 )/[ lg ( 1 + ω ž r /ω a r )] < ω a r /ω ž r . 

N max ≈ 0,7·(ω ž r /ω a r ). 

(31) 

Iš (31) matome – kai ω ž r ⇒ 0, N max ⇒ ∞ ir iš čia seka, jog kaskadinio stiprintuvo, sudaryto iš 

pastovaus signalo stiprinimo pakopų, prie bet kokio šių pakopų skaičiaus N > 1, visada ∆ω N > 0 ir todėl: 

pastovaus signalo kaskadinio stiprintuvo pakopų skaičius N gali būti neribotas. 

5. Ryšių technikoje signalų perdavimo linijų silpninimui ( slopinimui ) įvertinti yra naudojamas 

koeficientas α , kurio matavimo vienetas- Neperis ( Np) ir šis matavimo vienetas yra apibrėžiamas taip: 

α ( Np) = ln (U 1 /U 2 ) ≡ 0,5·ln ( P 1 /P 2 ), [ Np] (32) 

iš kur seka – 1 Np atitinka signalo slopimą, kuriam esant įtampos U 2 modulio U 2 vertė perdavimo linijos 

išėjime U iš yra e = 2,718... kartų mažesnė už įtampos U 1 modulio U 1 vertę tos linijos įėjime U in . Iš čia 

randame sąryšį tarp Np ir dB : 

1 Np = 20·lg e ≅ 8,686 dB, ir atvirkščiai – 1 dB = ( 20·lg e ) −1 ≅ 0,115 Np. 

Čia pastebėsime, jog matavimo vienetas Neperis yra taikomas ir signalų stiprinimo atveju. Todėl 

išraiška (30) yra parašoma taip: 

α ( Np ) = ln (U 2 /U 1 ) [ Np], 

(32a) 


ir iš čia matome, jog signalų slopimo atveju gauname neigiamas α vertes (α < 0 ), o signalų stiprinimo 

atveju – teigiamas α vertes (α > 0 ). 

Kita vertus, ryšių technikoje signalų galia įvairių įrenginių įėjimuose U in ir išėjimuose U iš yra dažnai 

įvertinama santykiniu galios matavimo vienetu – dBm, kuris yra apibrėžiamas taip: 

iš kur seka: 

K p (dBm) = 10·lg ( P iš, in /1 mW ), [ dBm] (33) 

1 dBm atitinka matuojamąją galią P iš, in ≅ 1,259 mW. 

5. Elektrinius signalus stiprinantis įtaisas – elektroninis stiprintuvas 

Istorija: 

1872 m. – kaitrinė apšvietimo elektros lempa ( Lodiginas ); 

1884 m. – termoelektroninės emisijos reiškinys ( Edisonas ); 

1904 m. – vakuuminis diodas ( Flemingas ); 

1907 m. – vakuuminis triodas ( Li-de-Forestas ). 

5.1. Vakuuminė lempa – triodas 

T 

A 

i A 

u A = const 

i A = k·u A 3/2 

i A 

u T > 0 

u T = 0 

u T < 0 

K 

0 

a b c 

u T 

0 

u A 

14 pav. 

kur: A – anodas; K – katodas; T – tinklelis, kuris dažnai yra žymimas raide G. 

5.2. Vakuuminio triodo pamatiniai elektriniai parametrai: 

5.2.1. Statumas S: 

S = ∂ i A /∂ u T | ; u A = const (34) 


5.2.2. Vidinė diferencialinė varža r i : 

r i = ∂ u A /∂ i A | u T = const ; (35) 

5.2.3. Vidinė varža R i pastoviajai srovei: 

R i = u A /i A | u T = const ; (36) 

5.2.4. Diferencialinis įtampos stiprinimo koeficientas µ : 

µ = − ∂ u A /∂ u T | i A = const ; (37) 

Visi šie parametrai yra surišti tarpusavyje: 

S·r i /µ = 1 ⇒ µ = S·r i . (38) 

Puslaidininkinė elektronika 

6. Tranzistoriai ( puslaidininkiniai diodai ) 

Istorija: 1874 m. vokieciu fizikas K.Braunas (Braun) aptiko metalo ir puslaidininkio kontakto 

vienakrypti elektrini laidumą ir tik 1926 m. šis reiškinys buvo panaudotas kristaliniuose detektoriuose. 

1922 m. – Losevas atrado stiprinimo efektą – generaciją p-n sandūroje; 

Taškinis diodas – detektorius, kurio voltamperinė charakteristika – VACh yra aproksimuojama taip: 

I = I s·{exp [ U AK /(m·ϕ T)] – 1 )} ≡ I s·[ e [UAK /(m·ϕ T)] – 1 )], (39) 

A 

Metalo adata (anodas „ A“ ) 

p + Nuskurdinta p-n sandūros sritis 

I t , 

mA 

80 Ge Si GaAs 

n 

n + 

40 

K 

Katodas „ K “ 

a) b) 

I d 

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 

U AK , V 

15 pav. 

U d 


Balansinis detektorius – dvipolis taškinis tranzistorius 

A 1 ⇒ E 

A 2 ⇒ K 

p + 

p + 

Atrastas 1947 m.: 

n 

L 

n + 

Ge 

Brateinas 

Bardinas 

Šokli 

Nobelio premija 

α o = I K /I E ≈ 2,5 

K ⇒ B 

L < L d p (n) . 

16 pav. 

6.1. Dvipolis tranzistorius – puslaidininkinis n-p-n arba p-n-p darinys: 

E 

p-n-p 

K 

E 

n-p-n 

K 

E 

n 

(p) 

p 

(n) 

n 

(p) 

K 

a) B 

b) 

B 

B 

17 pav. 

c) d) 

Dvipolio tranzistoriaus ekvivalentinė schema – Eberso-Molo modelis: 

p 

n 

p 

n 

p 

n 

E 

K 

E 

K 

B 

B 

a 

18 pav. 

b 


Dvipolio tranzistoriaus jungimo schemos VACh matavimo metu: 

− 

I E 

T 

I K 

+ 

+ 

I B 

T 

I K 

+ 

U EB 

+ 

I B 

− 

U KB 

U BE 

− 

I E 

− 

U KE 

a – bendros bazės (BB) 

b – bendro emiterio (BE) 

T 

I E 

I B 

− 

− 

U BK 

I K 

+ + 

U EK 

c – bendro kolektoriaus (BK) 

19 pav. 

6.1.2. Dvipolio tranzistoriaus pamatiniai elektrinai parametrai: 

Statiniai – β o = I K /I B , α o = I K /I E , 

Diferencialiniai – β = ∂ i K /∂ i B , α = ∂ i K /∂ i E . 

(40) 

Srovių balanso lygtis: 

I E = = I K = + I B = , I E ~ = I K ~ + I B ~ , i E = i K + i B , I E = I K + I B . (41) 

Iš (39) ÷ (41), kai α , o > 0 ir β , o > 0, seka: 

β , o = α , o /(1 − α , o), 

α , o = β , o /( β , o + 1). 

(42) 


β o 

10 4 

10 2 

1 

0 0,5 

1 

α o 

20 pav. 

Iš Eberso-Molo modelio ( 18 pav.) seka dvipolio tranzistoriaus VACh : 

I E = a 11·[exp (U BE /ϕ T) – 1)] + a 12·[exp (U BK /ϕ T) – 1], 

I K = a 21·[exp (U BE /ϕ T) – 1)] + a 22·[exp (U BK /ϕ T) – 1], (43) 

I B = a 31·[exp (U BE /ϕ T) – 1)] + a 32·[exp (U BK /ϕ T) – 1], 

kur parametrai a i j (i, j = 1, 2, 3): 

a 11 = I DE s , a 12 = – α o i·I DK s , a 21 = α o·I DE s , 

a 22 = – I DK s , a 31 = (1 – α o )·I DE s , a 32 = (1 – α o i )·I DK s , 

(44) 

kur išraiškose (43) įtampos U BE ir U BK yra įrašomos su savo ženklu: „ + “ tiesiogine kryptimi ir „ − “ 

užtvarine ( atgaline ) kryptimi; I DE s ir I DK s – emiterinės ir kolektorinės p-n sandūrų atgalinės srovės, kai kita 

p-n sandūra yra atjungta; α o i – inversinio jungimo atveju, kai kolektorius yra sukeistas vietomis su emiteriu 

ir šiuo atveju β , o i = α , o i /(1 − α , o i ). 

Visose jungimo schemose (19 pav.) dvipolio tranzistoriaus veikai nusakyti yra naudojamos: 

įėjimo VACh – I E, B (U EB, BE ), esant užduotai įtampai U KB, KE = const; 

išėjimo VACh – I K (U KB, KE ), esant užduotai srovei I E, B = const; 

perdavimo charakteristika – I K (U EB, BE ), esant užduotai įtampai U KB, KE = const. 

Kintamojo signalo atveju kolektoriaus srovės I K ∼ priklausomybė nuo emiterio ( BB ) arba bazės 

( BE ) atitinkamos įtampos U EB, BE ∼ yra surandamos iš perdavimo charakteristikos I K (U EB, BE ) ir tai yra 

nusakoma atitinkamu diferencialiniu statumu S b, e : 

S b, e = [ I K (U EB, BE )] ' | U EB, BE 

= ∂ I K ∼ /∂ U EB, BE ∼ = I K /ϕ T , kai U KB, KE = const. (45) 


Dvipolio n-p-n tranzistoriaus BB jungimo atveju: 

U KB = 0 

I E 

I K 

I K 

U KB > 0 

∂I K 

I E > 0 

I E = 0 

0 

a – įėjimo ir perdavimo 

VACh 

U EB 

0 

∂U KB 

b – išėjimo VACh 

U KB 

21 pav. 

Dvipolio n-p-n tranzistoriaus BE jungimo atveju: 

I B 

I K 

U KE = 0 U KE > 0 

I K 

I K2 

∂I K 

I K1 

I B > 0 

I B = 0 

0 

U BE 

−U E 

0 

U KE1 

∂U KE 

U KE2 

U KE 

a – įėjimo ir perdavimo 

VACh 

b – išėjimo VACh 

22 pav. 

Dvipolio tranzistoriaus įėjimo varža R EB b, BE e pastoviajai srovei: 

R EB b = |U EB |/I E | U KB = const = |U EB|·exp (U EB /ϕ T)/I DE s , (BB) 

R BE e = U BE /I B | U KE = const = U BE /[ I B s·exp (U BE /ϕ T)]. (BE) 

(46) 

Dvipolio tranzistoriaus diferencialinė įėjimo varža r EB b, BE e : 


EB b = (U EB ~ /I K ~ )/(I E ~ /I K ~ )| U KB = const = α /S b = α ·ϕ T /I K , (BB) 

r BE e = (U BE ~ /I K ~ )·(I K ~ /I B ~)| U KE = const = β /S e = β ·ϕ T /I K . (BE) 

(47) 

Dvipolio tranzistoriaus išėjimo varža R KB b, KE e pastoviajai srovei: 

R KB b = U KB /I K | I E = const = U KB·exp (U EB /ϕ T)/I DK s , 

(BB) 

R KE e = U KE /I K | I B = const = U KE /[ I K e s exp (U BE /ϕ T )]. (BE) 

(48) 

Dvipolio tranzistoriaus diferencialinė išėjimo varža r KB b, KE e : 

r KB b = ∂U KB /∂I K | I E = const = ϕ T·exp (U KB /ϕ T)/[(1 − α o·α oi )·I DK s ], 

(BB) 

r KE e = ∂U KE /∂I K | I B = const = ϕ T·(1 − α o )·exp (U KB /ϕ T)/[(1 − α o·α o i )·I DK s ]. (BE) 

(49) 

6.2. Dvipolio tranzistoriaus dažninės charakteristikos: 

α ( j ω) ≅ α o·exp {− j ω [(ν ϕ /ω ) + ( 2 π τ d K )]}/[1 + j (ω /ω α )], (BB) 

β ( j ω) ≅ β o·exp {− j ω [(ν /ω ) + (2 π ω τ d K )]}/[1 + j (ω /ω β )], (BE) 

(50) 

kur: ω α, β – ribiniai dažniai, kuriems esant – [α, β ] (ω)| ω = ω α, β = [α o, β o ]/ 2 ≅ 0,71·[α o, β o ]. 

β, α 

10 2 

10 

1 

0,5 

β o 

10 3 β (ω) 

β o /1,4 

α o 

β (ω T) = 1 

α (ω) 

α o /1,4 

ω β 

ω T 

ω α 

0 10 10 2 10 3 

ω, MHz 

β o·ω β ≈ const 

α o·ω α ≈ const 

23 pav. 


Iš srovių balanso lygties – I E = I K + I B seka dvipolio tranzistoriaus vektorinė diagrama: 

Im 

Im 

Im 

ω ⇒ 0 

0 ≤ ω ≤ ω α 

ω = ω α 

0 

I K 

I E 

I B 

Re 

0 

−ϕ α 

I K 

I E 

I B 

Re 

0 

ϕ α = − 57 o 

I E 

Re 

I K 

I B 

a 

b 

24 pav. 

c 

6.3. Elektrinių signalų stiprinimas – elektriškai valdomo rezistorinio įtampos daliklio veika: 

I K 

R a 

U BE 

+ 

– 

I B 

T 

B 

K 

E 

U iš 

R KE e 

I E 

+ 

– 

 

25 pav. 

I K 

I K max 

U KB = 0 

I K s 

∂ I K 

s 

c 

∂I B 

I B > 0 

R a 

I B = 0 

a 

0 

∂U KS 

 

U KE 

26 pav. 


Iš Omo dėsnio visai išėjimo U iš grandinei (25 pav.) apkrovos R a tiesė yra aprašoma šia lygtimi: 

I K = I K max − U KE /R a arba I K = ( DS − U KE )/R a , (51) 

kur: I K max = KE /R a , ir iš čia bei 25 pav. randame: 

U iš = KE − U R K = KE − ( I K·R a ) = KE − [ KE·R a /( R a + R KE e )] = 

= KE·R KE e /( R a + R KE e ) = 2 KE /{[ I Ke s·R a·exp (U BE /ϕ T)] + | KE |}, (52) 

K u e = ∂U iš /∂U BE | I b = const = 2 KE·I K·R a /[ϕ T·( I K·R a + KE ) 2 ] = 

= K u e = S e·R a· 2 KE /( I K·R a + KE ) 2 , (53) 

I K max 

∂I K 

I K 

0 

s 

I B (s) 

U KB = 0 

R a 

c 

∂U KE = U iš ~ 

I B = const 

I B > 0 

∂I B 

I K = const 

a 

I B = 0 

e 

KE 

U KE 

K u e 

100 

60 

20 

KE = 10 

V, 

I K = 5 mA, 

I ≠ const 

0 2 6 10 

KE = 10 V, 

I K ~ 1/R a , 

I B = const 

R a , kΩ 

a 

27 pav. 

b 

Tranzistoriaus 

jungimo 

būdas 


įėjimo 

diferencialinė 

Varža 


išėjimo 

diferencialinė 

Varža 

Stiprinimas: 

srovės//įtampos 

galios 

K i, u, p 

Srovė, įtampa: 

įėjime//išėjime 

Bendros 

bazės 

( BB ) 

Bendro 

emiterio 

( BE ) 

Bendro 

kolektoriaus 

( BK ), emiterinio 

kartotuvo 

( EK ) 

r in 

labai maža: 

10 ÷ 300 Ω 

didelė: 

10 ÷ 100 kΩ 

labai didelė: 

100 kΩ÷ 10 MΩ 

r iš 

labai didelė: 

100 kΩ÷ 10 MΩ 

vidutinė: 

100 ÷ 10 3 kΩ 

vidutinė: 

100 ÷ 10 3 kΩ, 

kai I B = const; 

maža: 

0,01 ÷ 1 kΩ, 

kai I B ≠ const 

≤ 1 // >> 1 

didelis 

>> 1 // >> 1 

labai didelis 

>> 1 // ≤ 1 

didelis 

I E, U EB //I K, U KB 

I B, U BE //I K , U KE 

I B, U BK //I E, U EK 


6.2. Vienpolis ( unipoliarinis, lauko ) tranzistorius 

Istorija: 

1928 m. – Lilienfeldas ir 1930 m. – Heilas pasiūlė lauko tranzistorių; 

1947 m. – Šokli pagamino lauko tranzistorių, kuris deja neveikė ! 

Lauko tranzistoriaus žymenys: 

D 

D 

D 

D 

D 

D 

G 

G 

G 

G 

G 

G 

S 

S 

S 

S 

S 

S 

a 

b c d e f 

D 

D 

D 

G 

G 

G 

S 

S 

S 

g 

h 

28 pav. 

i 

kur: G – užtūra ( sklendė ); S – ištakas; D – santakas; a ÷ d – n- ir p- kanalo sandūriniai; e ÷ h – n- ir p- 

kanalo MOP ( MDP ); i – n- kanalo Šotkio. 

Tipinis atidarytojo bei uždarytojo sandūrinio n- kanalo lauko tranzistoriaus planariosios 

( paviršinės ) konstrukcijos darinio pjūvis: 

S G D 

S G D 

n + p + n + 

n + p + 

n + 

n 

n 

Padėklas 

a – atidarytojo n- kanalo 

Padėklas 

b – uždarytojo n- kanalo 

29 pav. 


Atidarytojo sandūrinio lauko tranzistoriaus kanalo varžą R k yra išreiškiama taip: 

R k = ρ k L k /( h k L G ) = R k o /[ 1 − (|U GS |/|U s |) 1/2 ], kai 0 ≤ |U GS | ≤ |U s |, (54) 

kur: R k o = ρ k L k /(W k L G ) – minimali atidaryto kanalo varža, kai U GS = 0 ir U DS = 0; ρ k, L k ir L G – kanalo 

savitoji varža, ilgis ir plotis, atitinkamai, ir šie dydžiai yra betarpiškai po užtūros G sritimi p + ( 29 pav.). 

R k 

Uždarytojo 

Atidarytojo 

R k o 

0 0,4 0,8 

U GS /U s 

30 pav. 

Bendros ištakos ( BS ) schemoje n- kanalo atidarytojo sandūrinio lauko tranzistoriaus perdavimo 

charakteristika I D (U GS ) ( a ) bei išėjimo VACh I D (U DS ) ( b ). 

I D 

I D 

I D max 

U k 

U GS = 0 

U DS2 > U DS1 > 0 

∂ I D 

I D s 

U GS < 0 

0,1⋅I Dmax 

U GS = −U s 

− U s 

0 

U GS 

0 

∂U DS 

U DS 

a 

b 

31 pav. 


7. Elektrinių signalų stiprinimas – elektriškai valdomo rezistorinio įtampos daliklio veika: 

I D 

R a 

− 

I G 

T 

G 

D 

R DS s 

U iš 

+ 

 

U GS 

S 

– 

+ 

32 pav. 

I D 

R a 

I ∗ D max 

I D max 

U k 

s 

U GS = 0 

∂ I D 

c 

∂U GS 

U GS < 0 

0 

∂U DS 

a 

 

U GS = U s 

U DS 

33 pav. 

Iš Omo dėsnio visai išėjimo U iš grandinei ( 32 pav.) apkrovos R a tiesė yra aprašoma šia lygtimi: 

kur: I ∗ D max = | DS |/R a . 

I D = I ∗ D max − |U DS |/R a arba I D = (| DS | − |U DS |)/R a , (55) 

0 ≤ U iš ≅ | DS |/{1 + { R a·I D max [ 1 − (|U GS |/|U s |)]}/|U s |} ≤ | DS |. (56) 

K U s = U iš /U in ≅ | DS /U s | > 1, (57) 

K u s = ∂U iš /∂U in = U iš ∼ /U in ∼ , kai U GS = const, (58) 

K u s ≅ R a I D max | DS |/{|U s | + R a I D max [ 1 − (|U GS |/|U s |)]} 2 . (59) 


K u s 

K u s 

100 

60 

20 

R a = 1 kΩ 

R a = 100 Ω 

2,5 

1,5 

0,5 

U GS < 0 

U GS = 0 

0 0,2 0,6 1 

a 

U GS /U s 

0 1 2 

R a m 

b 

R a , kΩ 

34 pav.

Ä. Pavasaris "Stiprinimas".

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?

Ä. Pavasaris "Stiprinimas".