Elektronikk 2/2F Løsningsforslag Øving 7 2EE, 2ET

Elektronikk 2/2F
Løsningsforslag Øving 7
2EE, 2ET
Oppgave 1
1. Setter om nødvendig inn en R L med høy verdi, for eksempel 1M for å få bort feilmeldingen
"floating capacitor".
2. Sjekker om forsterkeren forsterker (se om det er feil) . Kjører for eksempel en transientanalyse
og ser at det er mye forvrengning og liten utspenning.
3. Sjekker arbeidspunktet til transistoren, enten ved å
sette inn voltmetere eller ved å velge Analysis - DC
Operating Point.
Ser at DC-spenningen på kollektor er lavere enn på
basis, dvs. transistoren er nok i metning.
Ser vi på DC-spenningene over R 1 og R 2 , ser vi noe
merkelig; det må gå mye mindre strøm i R 2 enn i
R 1 .
Kan det være brudd i R 2
Dersom vi "lodder løs" R 2 på en ende og kopler inn
et amperemeter kan vi sjekke strømmen og finner
da at det faktisk er brudd. Alternativt kunne vi
forsøke å parallellkople R 2 med 4.7k og se om alt
retter seg, og det gjør det.

Oppgave 2
Transistordata:
U i
U o
β statisk = h FE = 200
β dyn = h fe = 250
r x neglisjeres r o = 40 kΩ
C µ = C cb = 6 pF
f T = 100 MHz
a)
Gitt: I C =10.5 mA
Digresjon: Vi kunne beregnet den ut fra komponentverdiene i kretsen slik:
Gjør om forspenningskretsen
sett fra klemmene A-A med
Thevenins ekvivalent
→
R B = R 1 ||R 2
U BB = U CC ⋅R 2 /(R 1 +R 2 )
U cc
A
U BE
I C
R E
A
U
Fra figuren til høyre kan vi sette opp: U BB = R B ⋅I B + U BE + (β+1)I B ⋅R
BB
−UBE
E → I
B
=
RBB
+ ( β + 1) ⋅R
UBB
−UBE
4.86 −0.7
IC
= β⋅ IB
= β
= 200 = 10.5mA
R + ( β + 1) ⋅ R 13.6 + 201⋅0.33
BB
E
IC
10.5mA
g = m
420 mA/
V
U
= 1
=
β 250
rπ
= = = 0.595kΩ
T V
gm
420
40
−3
gm
420⋅10
−12
Cπ + Cµ
= = = 668⋅ 10 F = 668pF
6
2π
f 2π
⋅100⋅10
T
dvs. C π = 668pF - C µ = 668 - 6 = 662 pF
E

)
Ekvivalentskjema midlere frekvenser:
U i
rπ
U π
g m U π
Uo
Ekvivalentskjema høye frekvenser:
r π C π
C µ
g m U π
U π
Ekvivalentskjema lave frekvenser:
rπ
U π
g m U π
U i
U o
c)
U i
U π
0.575kΩ
g m U π
U o
Bruker ekvivalentskjemaet for midlere frekvenser.
Slår sammen resistansene R 1 , R 2 og r π til R B
1
RB
= = 0.575kΩ
1 1 1
+ +
R R r
1 2
π
Slår sammen resistansene r o , R C og R L til R p
1
Rp
= = 0.462kΩ
1 1 1
+ +
r R R
o C L

Fra figuren:
U o = -g m U i R p og U i = U g ⋅R B /(R g +R B ) som gir:
Uo
Uo
RB
Au = =− g 420 0.462 194
M
mRp
=− ⋅ =− Ak = =−g M
mRp
U
U R + R
≈−60
i
g g B
d)
Forenkler først ekvivalentskjemaet for høye frekvenser på tilsvarende måte som ved lave
frekvenser:
C µ
0.575kΩ
C π
g m U π
Flytter så C µ med hjelp av Millers teorem:
0.575kΩ
C π
C π
C M1
C M
g m U π
g m U π
C M2
Her blir da: C
1
= C (1 − A ) = 6(1 + 194) = 1170 pF
M µ u M
1 1
CM
2
= Cµ
(1 − ) = 6(1 + ) ≈6
pF
A 194
uM
Resulterende inngangskapasitans: C H1 = C π +C M = 662+1170 = 1832pF
e)
Øvre grensefrekvens for A k
Nullstiller ytre spenningskilder, "åpner" alle andre
kondensatorer og finner resistansen R x sett fra
kapasitansens klemmer:
For inngangssida finner vi
R Ho1 = R g ||R B = 311Ω
For utgangssida:
R Ho2 = R p = 462Ω
C M2
C π
C M1

Knekkfrekvensene blir
1 1
fH1 = = = 279000Hz = 279kHz
−12
2π
⋅CH1RH1
2π
⋅1832 ⋅10 ⋅311
1 1
6
fH
2
= = = 57.4 ⋅ 10 Hz = 57.4MHz
−12
2π
⋅C
R 2π
⋅6⋅10 ⋅462)
M2 H2
Siden f H1