51be07 bjt ssignal - fivedots.coe.psu.ac.thfivedots.coe.psu.ac.th/~kdamrong/lecture/be/slidepdf/be07...
TRANSCRIPT
![Page 1: 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](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042209/5ead4c1f657fe268e679d02b/html5/thumbnails/1.jpg)
02/11/52
241-209 BE : BJT Small-Signal Analysis 1
Chapter 7Chapter 7BJT Small-Signal Analysis
241-209 BE : BJT Small-Signal Analysis 2
เนอหา : การขยายสญญาณ AC ของวงจรขยายทรานซสเตอร แบบจาลองของทรานซสเตอร พารามเตอรทสาคญ : Zi, Zo, Av, Ai แบบจาลองอารอ แบบจาลองไฮบลด การเปรยบเทยบแบบจาลองไฮบลดและอารอ
![Page 2: 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](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042209/5ead4c1f657fe268e679d02b/html5/thumbnails/2.jpg)
02/11/52
241-209 BE : BJT Small-Signal Analysis 3
บทนาบทนา
การวเคราะหดาน AC ของวงจรขยายสญญาณขนาดเลก (Small-signal Amplifier) เพอหาพารามเตอรทสาคญ Zi, Zo, Av, และ Ai
โดยการใชแบบจะลองทรานซสเตอรซงม 2 แบบ คอ
re ModelHybrid Model
241-209 BE : BJT Small-Signal Analysis 4
การใชแบบจาลองการใชแบบจาลองอารอารอวเคราะหวงจรทรานซสเตอรอวเคราะหวงจรทรานซสเตอรCOMMON-EMITTER FIXED-BIAS CONFIGURATION
วงจรตนแบบและการตดแหลงจายแรงดน VCC และลดวงจร C1 และ C2
![Page 3: 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](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042209/5ead4c1f657fe268e679d02b/html5/thumbnails/3.jpg)
02/11/52
241-209 BE : BJT Small-Signal Analysis 5
การแทนท BJT ดวยแบบจาลอง อารอ ของวงจรไบแอสคงท
241-209 BE : BJT Small-Signal Analysis 6
ทมาพารามเตอรทไมทราบคา re, ro และ ββ และ ro ไดจากแผนแสดงลกษณะสมบต ของทรานซสเตอรนนre (Dynamic Resistance) ขนอยกบจดทางานของทรานซสเตอร
โดยทre = 26mV/IE
![Page 4: 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](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042209/5ead4c1f657fe268e679d02b/html5/thumbnails/4.jpg)
02/11/52
241-209 BE : BJT Small-Signal Analysis 7
การหาคาอนพตอมพแดนซ, Zi
Zi = RB||βre Ω
ถา RB > 10βre ถอวา RB มคานอยมากเมอเทยบกบ βre ดงนน
Zi ≅ βre Ω
241-209 BE : BJT Small-Signal Analysis 8
การหาคาเอาทพตอมพแดนซ, ZO
Zo = RC||ro Ω
ถา RC < 10ro ถอวาผลของ ro มคานอยมากเมอเทยบกบ RC ดงนน
Zo ≅ RC Ω
![Page 5: 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](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042209/5ead4c1f657fe268e679d02b/html5/thumbnails/5.jpg)
02/11/52
241-209 BE : BJT Small-Signal Analysis 9
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
241-209 BE : BJT Small-Signal Analysis 10
การหาคาอตราขยายกระแส, Ai
จาก
และ
หรอ
![Page 6: 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](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042209/5ead4c1f657fe268e679d02b/html5/thumbnails/6.jpg)
02/11/52
241-209 BE : BJT Small-Signal Analysis 11
แทนคา Io และ Ii ใน
ถา ro > 10RC และ RB > 10βro
ดงนน
241-209 BE : BJT Small-Signal Analysis 12
การแปลงระหวางอตราขยายกระแสและอตราขยายแรงดน
Ai = -(Zi)AvZo
![Page 7: 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](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042209/5ead4c1f657fe268e679d02b/html5/thumbnails/7.jpg)
02/11/52
241-209 BE : BJT Small-Signal Analysis 13
Input-output Phase RelationshipAv มคาเปน ลบ หมายความวาเอาทพตทไดจะกลบเฟสกบอนพต หรอมเฟสตางกน 180O
241-209 BE : BJT Small-Signal Analysis 14
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
![Page 8: 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](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042209/5ead4c1f657fe268e679d02b/html5/thumbnails/8.jpg)
02/11/52
241-209 BE : BJT Small-Signal Analysis 15
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
241-209 BE : BJT Small-Signal Analysis 16
(b) จาก 10βre = 10.071kΩ < RBดงนนใชสตรการคานวณโดยประมาณได
Zi = βre= 10.071k= 10.071kΩΩ
(c) จาก ro = 50kΩ >10RC
ดงนนจงใชสตรการคานวณโดยประมาณไดZo = RC
= 3k= 3kΩΩ
![Page 9: 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](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042209/5ead4c1f657fe268e679d02b/html5/thumbnails/9.jpg)
02/11/52
241-209 BE : BJT Small-Signal Analysis 17
(d)Av = -RC/re
= -3kΩ/10.71Ω
= = --280.11280.11
(e)Ai = β
= 100= 100
241-209 BE : BJT Small-Signal Analysis 18
VOLTAGE-DIVIDER BIASวงจรอมตเตอรรวมแบบไบแอสแบงแรงดน
วงจรสมมลดาน AC
![Page 10: 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](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042209/5ead4c1f657fe268e679d02b/html5/thumbnails/10.jpg)
02/11/52
241-209 BE : BJT Small-Signal Analysis 19
อมพแดนซดานอนพต, Zi
Zi = R1 || R2 || βre
241-209 BE : BJT Small-Signal Analysis 20
อมพแดนซดานเอาทพต, Zo
Zo = RC || ro
ถา ro > 10RC ดงนนจะไดคาประมาณคอZo ≅ RC
![Page 11: 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](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042209/5ead4c1f657fe268e679d02b/html5/thumbnails/11.jpg)
02/11/52
241-209 BE : BJT Small-Signal Analysis 21
อตราขยายแรงดน, Av
จาก
และ
แทนคา Av = Vo/Vi
ถา RO > 10RC ดงนน
** AV เปนลบ : เอาทพต กลบเฟสกบอนพต
I/c
241-209 BE : BJT Small-Signal Analysis 22
อตราขยายกระแส, Ai
จาก ถา R/ > 10βre และ ro > 10Rc
![Page 12: 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](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042209/5ead4c1f657fe268e679d02b/html5/thumbnails/12.jpg)
02/11/52
241-209 BE : BJT Small-Signal Analysis 23
COMMON EMITTER WITH EMITTER RESISTOR
(a) วงจร CE ทม RE (b) อมพแดนซดานอนพต
241-209 BE : BJT Small-Signal Analysis 24
ใชวงจรสมมลอารอเพอวเคราะหหาพารามเตอร
![Page 13: 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](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042209/5ead4c1f657fe268e679d02b/html5/thumbnails/13.jpg)
02/11/52
241-209 BE : BJT Small-Signal Analysis 25
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
241-209 BE : BJT Small-Signal Analysis 26
จาก βre + (β + 1)REถา β>>1
Zb ≅ βre + βRE
ดงนนZi = RB || ZbZi = RB || (βre+βRE)
และถา RE >> re
Zi ≅ RB || βRE
![Page 14: 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](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042209/5ead4c1f657fe268e679d02b/html5/thumbnails/14.jpg)
02/11/52
241-209 BE : BJT Small-Signal Analysis 27
เอาทพตอมพแดนซ, Zo
Zo = RC
241-209 BE : BJT Small-Signal Analysis 28
อตราขยายแรงดน, Av
จากVi = ZbIb
และVo = -IoRc
= -βIbRc
แทนคา Vo, Vi ใน Av = Vo/Vi ดงนนAv = -βRc /Zb
![Page 15: 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](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042209/5ead4c1f657fe268e679d02b/html5/thumbnails/15.jpg)
02/11/52
241-209 BE : BJT Small-Signal Analysis 29
จากZb = βre + βRE
ดงนนAv = -RC/(re+RE)
เมอ RE >> re คาโดยประมาณคอAv = -RC/RE
241-209 BE : BJT Small-Signal Analysis 30
อตราขยายกระแส, Aiจาก
และ
ดงนน
แทนคา IO และ Ii ลงในสมการ
ไดเปน
นนคอ
![Page 16: 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](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042209/5ead4c1f657fe268e679d02b/html5/thumbnails/16.jpg)
02/11/52
241-209 BE : BJT Small-Signal Analysis 31
COMMON-BASE CONFIGURATION
241-209 BE : BJT Small-Signal Analysis 32
ใชวงจรสมมลอารอเพอวเคราะหหาพารามเตอร
![Page 17: 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](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042209/5ead4c1f657fe268e679d02b/html5/thumbnails/17.jpg)
02/11/52
241-209 BE : BJT Small-Signal Analysis 33
อนพตอมพแดนซ, ZiZi = RE || re
เอาทพตอมพแดนซ, ZoZi = RC
241-209 BE : BJT Small-Signal Analysis 34
จากVo = -IoRC
= -(-Ic)Rc= αIeRc
และVi = Iere
แทนคา Vo, Vi ลงใน Av = Vo/Vi ดงนนAv = αRc/re
อตราขยายแรงดน, Av
จาก α ≅ 1 ดงนนAAvv = = RRcc/r/ree
![Page 18: 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](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042209/5ead4c1f657fe268e679d02b/html5/thumbnails/18.jpg)
02/11/52
241-209 BE : BJT Small-Signal Analysis 35
จากIe = REIi/(RE+re)
มอ RE >> reดงนน
Ii = Ie
พจารณาวงจรเอาทพตIo = -αIe
= -αIi
อตราขยายกระแส, Ai
ดงนนAv = Io/Ii
= -α
≅ -1
241-209 BE : BJT Small-Signal Analysis 36
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
![Page 19: 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](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042209/5ead4c1f657fe268e679d02b/html5/thumbnails/19.jpg)
02/11/52
241-209 BE : BJT Small-Signal Analysis 37
วงจรสมมลทใชแบบจาลองไฮบรด
(a) วงจรอมตเตอรรวม (b) วงจรเบสรวม
Ib c b
hie hoe
Ic
hfeIb
e e
Ie c e
hib hob
Ic
hfbIe
b b
241-209 BE : BJT Small-Signal Analysis 38
การใช Hybrid วเคราะห Voltage Divider Configuration
![Page 20: 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](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042209/5ead4c1f657fe268e679d02b/html5/thumbnails/20.jpg)
02/11/52
241-209 BE : BJT Small-Signal Analysis 39
การวเคราะหหาคาพารามเตอรทสาคญ
วงจรสมมลแบบประมาณโดยใชแบบจาลองไฮบรด
241-209 BE : BJT Small-Signal Analysis 40
Zi = R1 || R2 || hie
อมพแดนซดานเอาทพต, Zoอมพแดนซดานอนพต, Zi
Zo = RC
![Page 21: 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](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042209/5ead4c1f657fe268e679d02b/html5/thumbnails/21.jpg)
02/11/52
241-209 BE : BJT Small-Signal Analysis 41
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/
241-209 BE : BJT Small-Signal Analysis 42
อตราขยายกระแส, Ai
กาหนดให
หรอ
จาก
จาก
แทนคา Io, Ii ลงใน Av = Io/Ii
ถา RBB >> hie ดงนน
AAii = = hhfefe
![Page 22: 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](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042209/5ead4c1f657fe268e679d02b/html5/thumbnails/22.jpg)
02/11/52
241-209 BE : BJT Small-Signal Analysis 43
การใช Hybrid วเคราะห COMMON-BASE CONFIGURATION
241-209 BE : BJT Small-Signal Analysis 44
การวเคราะหหาคาพารามเตอรทสาคญ
วงจรสมมลแบบประมาณโดยใชแบบจาลองไฮบรด
![Page 23: 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](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042209/5ead4c1f657fe268e679d02b/html5/thumbnails/23.jpg)
02/11/52
241-209 BE : BJT Small-Signal Analysis 45
Zi = Rb || hib
อมพแดนซดานเอาทพต, Zoอมพแดนซดานอนพต, Zi
Zo = RC
241-209 BE : BJT Small-Signal Analysis 46
อตราขยายแรงดน, Voจาก
Vo = ICRCจาก Ic = -hfbIe ดงนนVo = -hfbIeRC
และVi = Iehib
แทน Vo, Vi ใน Av = Vo/Vi
![Page 24: 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](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042209/5ead4c1f657fe268e679d02b/html5/thumbnails/24.jpg)
02/11/52
241-209 BE : BJT Small-Signal Analysis 47
อตราขยายกระแส, Ai
จากIo = -hfbIe
และ
หรอ
แทนคา Io, Ii ลงใน Av = Io/Ii
ถา RE >> hib ดงนน
AAii = = hhfbfb
241-209 BE : BJT Small-Signal Analysis 48