51BE07 BJT SSignal - fivedots.coe.psu.ac.thfivedots.coe.psu.ac.th/~kdamrong/lecture/be/slidepdf/BE07 BJT SSig… · common-emitter fixed-bias configuration วงจรต นแบบและการต

02/11/52

241-209 BE : BJT Small-Signal Analysis 1

Chapter 7Chapter 7BJT Small-Signal Analysis


เนอหา : การขยายสญญาณ AC ของวงจรขยายทรานซสเตอร แบบจาลองของทรานซสเตอร พารามเตอรทสาคญ : Zi, Zo, Av, Ai แบบจาลองอารอ แบบจาลองไฮบลด การเปรยบเทยบแบบจาลองไฮบลดและอารอ

02/11/52


บทนาบทนา

การวเคราะหดาน AC ของวงจรขยายสญญาณขนาดเลก (Small-signal Amplifier) เพอหาพารามเตอรทสาคญ Zi, Zo, Av, และ Ai

โดยการใชแบบจะลองทรานซสเตอรซงม 2 แบบ คอ

re ModelHybrid Model


การใชแบบจาลองการใชแบบจาลองอารอารอวเคราะหวงจรทรานซสเตอรอวเคราะหวงจรทรานซสเตอรCOMMON-EMITTER FIXED-BIAS CONFIGURATION

วงจรตนแบบและการตดแหลงจายแรงดน VCC และลดวงจร C1 และ C2

02/11/52


การแทนท BJT ดวยแบบจาลอง อารอ ของวงจรไบแอสคงท


ทมาพารามเตอรทไมทราบคา re, ro และ ββ และ ro ไดจากแผนแสดงลกษณะสมบต ของทรานซสเตอรนนre (Dynamic Resistance) ขนอยกบจดทางานของทรานซสเตอร

โดยทre = 26mV/IE

02/11/52


การหาคาอนพตอมพแดนซ, Zi

Zi = RB||βre Ω

ถา RB > 10βre ถอวา RB มคานอยมากเมอเทยบกบ βre ดงนน

Zi ≅ βre Ω


การหาคาเอาทพตอมพแดนซ, ZO

Zo = RC||ro Ω

ถา RC < 10ro ถอวาผลของ ro มคานอยมากเมอเทยบกบ RC ดงนน

Zo ≅ RC Ω

02/11/52


การหาคาอตราขยายแรงดน, AV

อตราขยายแรงดนAv = Vo/Vi

จากVo = - βIb(RC || ro)

วงจรอนพตIb = Vi/ βre

ดงนนVi = Ib βre

แทนคา Vi และ Vo ใน Av = Vo/ViAv = - βIb(RC||ro)/ Ib βre

= -(RC ||ro)/re

ถา ro>10RC คาโดยประมาณของอตราขยายกระแส

Av = - RC/re


การหาคาอตราขยายกระแส, Ai

จาก

และ

หรอ

02/11/52


แทนคา Io และ Ii ใน

ถา ro > 10RC และ RB > 10βro

ดงนน


การแปลงระหวางอตราขยายกระแสและอตราขยายแรงดน

Ai = -(Zi)AvZo

02/11/52


Input-output Phase RelationshipAv มคาเปน ลบ หมายความวาเอาทพตทไดจะกลบเฟสกบอนพต หรอมเฟสตางกน 180O


ตวอยางท 1จากวงจรอมตเตอรรวมแบบการไบแอสคงท ดงรป เมอ RB=470kΩ, RC=3kΩ,

β=100, ro=50kΩ และ VCC=12V จงคานวณหา(a) re(b) Zi(c) Zo(d) Av(e) Ai

02/11/52


วธทา (a)จากIB = (VCC-VBE)/RB

= (12-0.7)/470kΩ= 24.04uA

และIE = (β+1)IB

= (101) 24.04uA= 2.428mA

ดงนนre = 0.26mA/IE

= 0.26mA/2.428mA= 10.71= 10.71ΩΩ


(b) จาก 10βre = 10.071kΩ < RBดงนนใชสตรการคานวณโดยประมาณได

Zi = βre= 10.071k= 10.071kΩΩ

(c) จาก ro = 50kΩ >10RC

ดงนนจงใชสตรการคานวณโดยประมาณไดZo = RC

= 3k= 3kΩΩ

02/11/52


(d)Av = -RC/re

= -3kΩ/10.71Ω

= = --280.11280.11

(e)Ai = β

= 100= 100


VOLTAGE-DIVIDER BIASวงจรอมตเตอรรวมแบบไบแอสแบงแรงดน

วงจรสมมลดาน AC

02/11/52


อมพแดนซดานอนพต, Zi

Zi = R1 || R2 || βre


อมพแดนซดานเอาทพต, Zo

Zo = RC || ro

ถา ro > 10RC ดงนนจะไดคาประมาณคอZo ≅ RC

02/11/52


อตราขยายแรงดน, Av

จาก

และ

แทนคา Av = Vo/Vi

ถา RO > 10RC ดงนน

** AV เปนลบ : เอาทพต กลบเฟสกบอนพต

I/c


อตราขยายกระแส, Ai

จาก ถา R/ > 10βre และ ro > 10Rc

02/11/52


COMMON EMITTER WITH EMITTER RESISTOR

(a) วงจร CE ทม RE (b) อมพแดนซดานอนพต


ใชวงจรสมมลอารอเพอวเคราะหหาพารามเตอร

02/11/52


อนพตอมพแดนซ, Zi

จาก KVL Vi = Ibβre + IeRE

จาก Ie = (β + 1)IbVi = Ibβre + (β+1)IbRE

ให Zb = ความตานทานอนพตของทรานซสเตอรและ REดงนน

Zb = Vi/Ib= Ibβre + (β+1)IbRE

Ib= βre + (β + 1)RE


จาก βre + (β + 1)REถา β>>1

Zb ≅ βre + βRE

ดงนนZi = RB || ZbZi = RB || (βre+βRE)

และถา RE >> re

Zi ≅ RB || βRE

02/11/52


เอาทพตอมพแดนซ, Zo

Zo = RC



จากVi = ZbIb

และVo = -IoRc

= -βIbRc

แทนคา Vo, Vi ใน Av = Vo/Vi ดงนนAv = -βRc /Zb

02/11/52


จากZb = βre + βRE

ดงนนAv = -RC/(re+RE)

เมอ RE >> re คาโดยประมาณคอAv = -RC/RE


อตราขยายกระแส, Aiจาก

และ

ดงนน

แทนคา IO และ Ii ลงในสมการ

ไดเปน

นนคอ

02/11/52


COMMON-BASE CONFIGURATION


ใชวงจรสมมลอารอเพอวเคราะหหาพารามเตอร

02/11/52


อนพตอมพแดนซ, ZiZi = RE || re

เอาทพตอมพแดนซ, ZoZi = RC


จากVo = -IoRC

= -(-Ic)Rc= αIeRc

และVi = Iere

แทนคา Vo, Vi ลงใน Av = Vo/Vi ดงนนAv = αRc/re


จาก α ≅ 1 ดงนนAAvv = = RRcc/r/ree

02/11/52


จากIe = REIi/(RE+re)

มอ RE >> reดงนน

Ii = Ie

พจารณาวงจรเอาทพตIo = -αIe

= -αIi


ดงนนAv = Io/Ii

= -α

≅ -1


re Model และ Hybrid Model มความสมพนธกน ทสามารถแทนทกนได คอ

hie = βre : Common Emitterhfe = β : Common Emitterhoe = 1/ro : Common Emitterhfb = -α : Common Basehib = re : Common Base

การวเคราะหวงจรทรานซสเตอรโดยใชแบบจาลองการวเคราะหวงจรทรานซสเตอรโดยใชแบบจาลองไฮบรดไฮบรด

02/11/52


วงจรสมมลทใชแบบจาลองไฮบรด

(a) วงจรอมตเตอรรวม (b) วงจรเบสรวม

Ib c b

hie hoe

Ic

hfeIb

e e

Ie c e

hib hob

Ic

hfbIe

b b


การใช Hybrid วเคราะห Voltage Divider Configuration

02/11/52


การวเคราะหหาคาพารามเตอรทสาคญ

วงจรสมมลแบบประมาณโดยใชแบบจาลองไฮบรด


Zi = R1 || R2 || hie

อมพแดนซดานเอาทพต, Zoอมพแดนซดานอนพต, Zi

Zo = RC

02/11/52


Vi = Ibhieแทน Vo, Vi ใน Av = Vo/Vi

จากVo = -I/o(RC//(1/hoe))

เมอ hoe มคานอยๆ ดงนน= -I/c(RC)= -hfeIb(RC)

อตราขยายแรงดน, Vo

Ic/



กาหนดให

หรอ

จาก

จาก

แทนคา Io, Ii ลงใน Av = Io/Ii

ถา RBB >> hie ดงนน

AAii = = hhfefe

02/11/52


การใช Hybrid วเคราะห COMMON-BASE CONFIGURATION


การวเคราะหหาคาพารามเตอรทสาคญ

วงจรสมมลแบบประมาณโดยใชแบบจาลองไฮบรด

02/11/52


Zi = Rb || hib

อมพแดนซดานเอาทพต, Zoอมพแดนซดานอนพต, Zi

Zo = RC


อตราขยายแรงดน, Voจาก

Vo = ICRCจาก Ic = -hfbIe ดงนนVo = -hfbIeRC

และVi = Iehib

แทน Vo, Vi ใน Av = Vo/Vi

02/11/52



จากIo = -hfbIe

และ

หรอ

แทนคา Io, Ii ลงใน Av = Io/Ii

ถา RE >> hib ดงนน

AAii = = hhfbfb


Documents

51BE07 BJT SSignal - fivedots.coe.psu.ac.thfivedots.coe.psu.ac.th/~kdamrong/lecture/be/slidepdf/BE07 BJT SSig… · common-emitter fixed-bias configuration วงจรต นแบบและการต