Witam!
Teraz powrócę do tematu dopasowania oporności tranzystora ale wymaga to nieco większego ględzenia o teorii. Ale jak trzeba to trzeba.
Dla porządku, większość podanych dalej informacji zaczerpnąłem z książki U.Tietze, Ch.Schenk, "Układy półprzewodnikowe", WNT W-wa 1996.
To co do tej pory robiliśmy to były obliczenia (głównie punktu pracy i parametrów statycznych) dla prądu stałego. My zaś używamy układów półprzewodnikowych głównie do wzmacniania sygnałów zmiennych - z reguły tzw. małych sygnałów co oznacza, że dla uproszczenia analizy można zmiany w układach traktować jako liniowe.
Na początek pokażę jaka jest różnica pomiędzy opornością statyczną (stałoprądową) a dynamiczną (zmiennoprądową) dla złącz P-N.
Typowa charakterystyka takiego złącza pokazana na rysunku to zależność prądu przewodzenia od napięcia na zaciskach. Analiza zrobiona jest dla przyjętego punktu pracy: Ud ok. 0.92V i Id ok. 0.63A. Z prawa ohma wynika, że oporność diody dla prądu stałego Rs wyniesie Rs=Ud/Id=1.46 ohma. Ale jeśli dodatkowo wprowadzimy na diodę niewielkie napięcie zmienne o amplitudzie np. od -0.01V do + 0.01V to napięcie to będzie się dodawać i odejmować od napięcia punktu pracy - (0.92V) w zakresie od 0.91 do 0.93V co będzie powodować odpowiednie zmiany prądu diody zgodnie z wykresem. Wnikliwy obserwator będzie w stanie odczytać z wykresu, że odpowiednie zmiany prądu wyniosą 0.16A a zatem dla zmian napięcia zmiennego od -0.01V do +0.01V całkowita zmiana napięcia wyniesie 0.02V (w punkcie pracy 0.92V) powodując różnicę w przepływie prądu 0.16A (mniej więcej pomiędzy 0.55A a 0.71A). Tak więc dla prądu zmiennego oporność Rd takiej diody to Rd=0.02V/0.16A=0.125 ohma a więc ponad 10 krotnie mniej niż dla prądu stałego! Oporność statyczną wyznacza na rysunku linia idąca z punktu 0.0 do punktu pracy a oporność dynamiczną linia styczna do charakterystyki diody w punkcie pracy.
Aby sprawnie robić obliczenia dla urządzeń półprzewodnikowych stosuje się dla nich układy zastępcze. Jednym z nich jest tzw układ hybrydowy (napięciowo- prądowy) traktujący tranzystor jako czwórnik.
Jednym z parametrów układu hybrydowego jest h21 czyli stosunek prądu kolektora do prądu bazy czyli znana wszystkim "beta" tranzystora. Inny, h11 to oporność wejściowa.
Nie znalazłem wykresu parametrów h dla trazystora BC547 ale zapewne jest co do zasady i rzędu wielkości zbliżony do znalezionej charakterystyki dla BC109: h11 to oporność wejściowa rzędu kiloomów, h12 (wpływ wyjścia na wejście) można na tym etapie edukacji pominąć, H21 to wspomniana beta a h22 to konduktancja wyjściowa czyli inaczej mówiąc odwrotność oporności złącza C-E.
Model hybrydowy spisuje się nieźle dla małych i średnich częstotliwości ale dla częstotliwości radiowych wygodniej jest stosować model o nazwie hybryd-pi
W tym modelu uwzględniane są pojemności wewnątrz tranzystora ale również np. zastępczą oporność bazy Rbb (zywykle od kilku do kilkuset omów). Taki model lepiej symuluje zachowanie tranzystora w zakresie częstotliwości radiowych.
Z podanych zależności można dość łatwo wyliczyć oporność wejściową tranzystora gbe w zadanym punkcie pracy. I tak dla wartości wcześniej zmierzonych i policzonych: Uce=5.56V, Ic=1.29mA oraz beta=262 można wyliczyć gm=Ic/26mV=1.29mA/26mV=0.0496S (siemensa) a oporność gbe=beta/gm=262/0.049S=5.28k. W sumie z typową opornością Rbb (rzędu 100-500 omów) można się spodziewać, że tranzystor będzie miał oporność wejściową dla małych sygnałów rzędu 5.5k.
Co ciekawe, gm można traktować w przybliżeniu jako odpowiednik tzw. nachylenia charakterystyki dla lamp.
O ile model hybryd pi symuluje działanie tranzystora do zakresu kilkudziesięciu MHz o tyle dla wyższych częstotliwości zawodzi, podobnie jak analiza na bazie modelu hybrydowego. Dla b. w.cz. stosuje się niezawodną symulację w postaci macierzy S, która zawiera zespolone współczynniki obejmujące zarówno wszystkie elementy rzeczywiste ale także pojemności i indukcyjności a z faktu, że wielkości te mają charakter zespolony wynika również i to, że wyniki są bardzo dokładne, mają charakter zespolony uwzględniający zarówno amplitudy jak i fazy poszczególnych sygnałów. Niestety, ustalenie wszystkich parametrów tranzystora dla b. w.cz. nie jest łatwe a jeszcze trudniejsze jest wykonanie tranzystora z oczekiwanymi parametrami uwzględniając wszystkie zjawiska, które zachodzą w złączu półprzewodnikowym).
Ale zanim dojdziemy do analizy w postaci macierzy S proponuję abyś poskładał swój odbiornik. Zapewne Jurek z niecierpliwością czeka aż będzie mógł skomentować Twoje wyniki i podpowiedzieć rozwiązania praktyczne.
Ponieważ masz przebadany już stopień wzmocnienia z jednym tranzystorem, a pozostałe stopnie są w zasadzie bardzo to niego podobne, to zacznij montaż od końca: słuchawka -> stopień na T4 -> sprawdzenie czy brumi po dotknięciu do bazy T4, -> stopień na T3, sprawdzenie czy brumi mocniej po dotknięciu do bazy T3 -> stopień na T2 -> R4 i D1+D2 -> stopień na T1 -> a na koniec generator na T2.
L.J.
Direct Conversion Receiver Polyakova prezentowany w Burzeninie 2019
