इलेक्ट्रॉनिक्स की कला: एमिटर-फॉलोअर Zout


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मैं इलेक्ट्रॉनिक्स की कला से निराश हूं। यह अध्याय 1 में इस तरह की एक स्वीकार्य किताब है, और फिर अध्याय 2 में ऐसा लगता है जैसे लेखक इसे और पाठ्यपुस्तक की तरह बनाना चाहते थे और वे अभ्यास के बदले में जानकारी छोड़ना शुरू कर देते हैं। मुझे लगता है कि यह वास्तव में एक स्व-अध्ययन पुस्तक नहीं है ...

दुर्भाग्य से मैं उन लोगों में से एक हूं, जिन्हें अवधारणाओं को समझना है, मैं केवल आंख बंद करके एक सूत्र का पालन नहीं कर सकता। विशेष रूप से मैं एमिटर-फॉलोअर के आउटपुट और इनपुट प्रतिबाधा को समझने की कोशिश कर रहा हूं। पाठ कैसे इनपुट प्रतिबाधा, आधार में देख प्रतिबाधा व्युत्पन्न है, का एक अच्छा टूटने देता है। यह तब आउटपुट के सूत्र को बंद कर देता है और कहता है कि इसकी गणना भी की जा सकती है ... और फिर एक अभ्यास यह साबित करने के लिए कहता है।

जेडयूटी=(जेडरोंयूआरसी)(+1)
Show that the preceding relationship is correct.  
Hint: Hold the sourdce voltage fixed, and find 
the change in output currrent for a given change
in output voltage.  Remember that the source voltage 
is connected to the base through a series resistor.

मैं वास्तव में यह भी नहीं जानता कि कहां से शुरू किया जाए। मैंने बस कुछ फॉर्मूले नीचे दिए और प्रतिस्थापित करना शुरू किया ...

आरयूटी=(Δवीयूटी)(Δमैंयूटी)=(Δवी)(Δमैं)=(Δवी-0.6वी)(Δमैं)

मैं=मैंसी+मैं=(*मैं)+मैं=(+1)*मैं

Δमैं=(+1)*Δमैं

आरयूटी=(Δवी)-0.6वी(+1)*Δमैं

Can I assume that 0.6 V is negligible and can I drop it?  If so,

आरयूटी=(Δवी)(+1)*(Δमैं)=(Δवी)(Δमैं)*1(+1)=आररोंयूआरसी(+1)

क्या मैं कोई ऐसा हूँ जहाँ मेरी व्युत्पत्ति के करीब है? क्या मेरी धारणाएँ [के बारे में हैंवीयूटी=वी] तथा [मैंयूटी=मैं] मान्य है? और क्या यह मेरी व्युत्पत्ति में बेस-एमिटर जंक्शन वोल्टेज ड्रॉप को छोड़ने के लिए स्वीकार्य है?


वाटसन, मैथजैक्स वहाँ है जिससे समीकरण अच्छे दिखते हैं। कृपया जाँच लें कि मैंने आपका कोई समीकरण नहीं बदला है, इसका मतलब कुछ और है।
कोर्तुक

@ कोरटुक: मुझे नहीं पता था कि हमारे पास ऐसा कोई मार्कअप है! मेरे पोस्ट को संपादित करने और मेरे लिए यह प्रदर्शित करने के लिए धन्यवाद। भविष्य में मैं इसका उपयोग करना सुनिश्चित करूंगा!
डॉ। वाटसन

वॉटसन, खुशी है कि मैंने आपके समीकरणों को गड़बड़ नहीं किया, उन संपादकों ने मुझे थोड़ा सा भी संपादित किया।
कोर्तुक

जवाबों:


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ऐसा करने का मानक तरीका छोटे-सिग्नल एसी विश्लेषण का उपयोग करना है। मान लें कि ट्रांजिस्टर आगे-सक्रिय क्षेत्र में पक्षपाती है। हाइब्रिड-पीआई मॉडल का उपयोग करें। फिर आउटपुट नोड पर एक परीक्षण वोल्टेज / वर्तमान स्रोत रखें और इनपुट को ग्राउंड करें। अपने परीक्षण स्रोत के वर्तमान / वोल्टेज को मापें और यह आपको आउटपुट प्रतिबाधा बताता है। आप इस तरह से इनपुट प्रतिबाधा भी पा सकते हैं।

यह मूल रूप से वही है जो पुस्तक आपको करने के लिए कह रही है, सिवाय इसके कि BJT के छोटे सिग्नल मॉडल का उपयोग करने से आप समस्या को रैखिक सर्किट विश्लेषण समस्या में बदल सकते हैं जो यंत्रवत् करना आसान होना चाहिए।

मुझे यकीन नहीं है कि आपके व्युत्पत्ति के साथ क्या गलत है, लेकिन 0.6V को किसी तरह छोड़ देना चाहिए क्योंकि आप वोल्टेज और धाराओं में बदलाव देख रहे हैं।


अच्छी बात यह है कि अगर हम बदलाव की ओर देख रहे हैं, तो 0.6 वी स्थिरांक को शायद कहीं बाहर छोड़ देना चाहिए। मुझे शायद सेड्रा और स्मिथ पर आपके द्वारा उल्लिखित मॉडल जैसे हाइब्रिड-पी के साथ चलना चाहिए।
डॉ। वाटसन

+1 यह सबसे अच्छा तरीका है। (@ डॉ। वॉटसन - मैं सिर्फ एक कप कॉफी पर हाइब्रिड-पाई विश्लेषण के माध्यम से गया हूं। यदि आप चाहें तो मैं अपना परिणाम पोस्ट कर सकता हूं)।
माइकज-यूके

@ माइकजे-यूके: यदि यह बहुत अधिक परेशानी नहीं होगी, तो मैं इसकी सराहना करूंगा। सेदरा और स्मिथ की मेरी प्रति आज सुबह आ गई, और मैं पालन करने की कोशिश कर सकता हूं।
डॉ। वॉटसन

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@ वॉटसन यह ऐसा नहीं है कि 0.6 वी स्थिरांक को छोड़ देना चाहिए , छोटे संकेतों पर भिन्नता (यानी एक डेल्टा या व्युत्पन्न ) की गणना करने के बाद से इसे समीकरण से हटा दिया जाना चाहिए । जबसेवी=वी-वी स्थिर है और 0.6V के बराबर है, जैसा आपने समझा था, ΔवीΔवीछोटे संकेतों के साथ, एमिटर-बेस जंक्शन के नगण्य प्रभाव के कारण। एक स्थिर के लिए व्युत्पन्न शून्य के बराबर है।

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जैसा कि पहले ओपी को बताया गया था, जब आप एक स्थिर "डेल्टा" करते हैं, तो यह ट्रेस के बिना गायब हो जाता है। मैं एक शिक्षार्थी भी हूं और मैं एक ही पुस्तक के इस भाग से जूझ रहा हूं। मुझे समझ नहीं आ रहा है कि लेखक हमें इनपुट वोल्टेज को स्थिर करने के लिए क्यों सेट करना चाहता है, लेकिन मैं इसे इस प्रमाण में शामिल कर सकता हूं कि मैंने sussed-out किया है, और सही परिणाम प्राप्त करता है।

आप अपने इलेक्ट्रॉनिक्स 101 ज्ञान का उपयोग कर सकते हैं पहली बार समानांतर में दो बाधाएं होने के रूप में एमिटर-फॉलो सर्किट को देखकर; आउटपुट से देख रहे हैं, एक सही मोड़ लें और आप ट्रांजिस्टर के एमिटर में देखें। बाएं मोड़ लें और आप एमिटर रोकनेवाला देख रहे हैं। आपको भ्रमित करने के लिए एक वोल्टेज स्रोत और एक पृथ्वी कनेक्शन है, लेकिन उन बाधाओं को अनदेखा किया जा सकता है। यह देखने के लिए कि यह सत्य है, एक प्रतिरोधक और उसमें एक वोल्टेज स्रोत के साथ कुछ बहुत ही सरल सर्किट बनाएं, उदाहरण के लिए, अपने आप को दिखाने के लिए कि श्रृंखला में एक वोल्टेज स्रोत अवरोधक के प्रतिबाधा (प्रतिरोध) को नहीं बदलता है। प्रतिबाधा की परिभाषा है:

जेड=Δवी/Δमैं

एक रोकनेवाला के लिए फिर से आर है। अब वापस emitter- अनुयायी के लिए

ढांच के रूप में

इस सर्किट का अनुकरण करें - सर्किटलैब का उपयोग करके बनाई गई योजनाबद्ध

तो हम Z1 ट्रांजिस्टर के emitter में देख प्रतिबाधा जा रहा है, और Z2 सिर्फ R2 जा रहा है, और वे समानांतर में हैं। "में देखना" समझ में आता है क्योंकि ट्रांजिस्टर के साथ, यह वास्तव में निर्भर करता है कि आप इसे किस रूप में देख रहे हैं (उदाहरण के लिए आउटपुट और इनपुट बाधाएं अलग हैं)।

याद रखें कि दो समानांतर प्रतिरोधों के लिए कुल प्रतिरोध द्वारा दिया गया है।

1/आर=1/आर1+1/आर2
इसके अलावा R, सम राशि के उत्पाद के बराबर है, जिसे लिखा जा सकता है:
आर=आर1||आर2
तो प्रतिबाधा Vout में दिख रही है
जेड1||जेड2

Z_2 सिर्फ R_2 है। Z_1 को पाएं, ट्रांजिस्टर के उत्सर्जक को देखने वाला प्रतिबाधा। फिर से, प्रतिबाधा की परिभाषा है:

जेड1=Δवी/Δमैं
एमिटर में वोल्टेज परिवर्तन, डेल्टा V_e केवल विन प्लस में परिवर्तन के बराबर है, आर 1 से अधिक वोल्टेज में परिवर्तन और बेस-एमिटर जंक्शन पर वोल्टेज में परिवर्तन:
जेड1=Δवीमैंn+Δवीआर1+ΔवीΔमैं

क्योंकि बेस-एमिटर जंक्शन वोल्टेज लगभग स्थिर रहता है,

Δवी0.6वी-0.6वी=0

..लेकिन ट्रांजिस्टर के उत्सर्जक का करंट बेस में करंट से ~ बीटा गुना है।

Δमैं=Δमैं(1+β)
=>जेड1=Δवीमैंn+Δवीआर1Δमैं(1+β)
बेशक:
Δमैं=Δमैंमैंn

प्रतिबाधा की परिभाषा के अनुसार, हमारे पास इनपुट प्रतिबाधा है:

=>जेड1=जेडमैंn+आर1(1+β)

यदि आप इसे पढ़ रहे हैं तो आप शायद पहले से ही एमिटर-फॉलोअर के इनपुट प्रतिबाधा के माध्यम से हैं, जो उपरोक्त समीकरण में दिखाई देता है। इस हिस्से ने मुझे थोड़ा परेशान किया क्योंकि यह एमिटर-फॉलोअर के उस हिस्से पर निर्भर करता है जिसे हम ट्रांजिस्टर के हिस्से (एमिटर रेसिस्टर, R_2) से अलग करते हैं। लेकिन फिर भी, जारी है ...

एमिटर-फॉलोअर का इनपुट प्रतिबाधा इसके द्वारा दिया गया है:

जेडमैंn=(1+β)*आर2
इसमें प्रतिस्थापित:
जेड1=(1+β)*आर2+आर1(1+β)
=आर2+आर1(1+β)
तो Z_1 के लिए समीकरण है। यह Z_2 के साथ समानांतर में है, जो R_2 है, इसलिए एमिटर फॉलोअर के आउटपुट में कुल प्रतिबाधा है:
जेड=आर2||(आर2+आर1(1+β))
अब वापस सवाल पर। मुझे नहीं पता कि लेखक हमें इनपुट वोल्टेज कॉन्स्टेंट (सॉरी) के साथ प्रूफ क्यों करना चाहते हैं, लेकिन हम उपरोक्त समीकरणों में से एक लेकर और डेल्टा_वी को शून्य पर सेट करके ऐसा कर सकते हैं:
जेड1=Δवीमैंn+वीआर1Δमैं(1+β)
डीएलटीवीमैंn=0
=>जेड1=Δवीआर1Δमैं(1+β)
=>जेड1=आर1(1+β)

अब हमारे पास है:

जेड=जेड2||आर1(1+β)

बाद में पृष्ठ में लेखक कहता है:

कड़ाई से बोलते हुए, सर्किट के आउटपुट प्रतिबाधा में R का समानांतर प्रतिरोध भी शामिल होना चाहिए, लेकिन व्यवहार में Zout (एमिटर में लगने वाला प्रतिबाधा) हावी है।

ठीक है, इसलिए Z2 को छोड़ना हमें मिलता है:

जेड=आर1(1+β)

पुस्तक में Z_1 को Zout कहा जाता है।


आपकी गणना से कोई भी यह प्राप्त कर सकता है कि परिणाम सही हो सकता है - हालांकि, यह केवल एक मोटा अनुमान है। एक बहुत अधिक सटीक परिणाम (हालांकि स्टिल एक अंजीर) Z = Re है। [R1 / β + 1 / gm)] gm = transconductance = Ic / Vt के साथ। माइकज-यूके का उत्तर भी देखें।
लविवि १

ओपी का सवाल आर्ट ऑफ़ इलेक्ट्रॉनिक्स 2 संस्करण के 2.1 अभ्यास के बारे में था, जो कि मेरे द्वारा प्राप्त समीकरण के लिए पूछता है, और इनपुट वोल्टेज को ठीक करके हमें व्युत्पत्ति करना चाहता है।
इलियट

ठीक है मैं समझा। लेकिन - जैसा कि आप जानते हैं - 0.6volts को ठीक करना एक "अजीब" विधि है।
लविवि १

यह केवल 0.6 वोल्ट डायोड ड्रॉप है जो तय नहीं है, यह इनपुट है जो समीकरणों के उद्देश्य के लिए तय किया गया है। ओपी के प्रश्न में वे पुस्तक को उद्धृत करते हैं; "स्रोत वोल्टेज को स्थिर रखें"। अजनबी भी लगता है; मैं इसे काफी नहीं समझता।
इलियट

2

मैं आपकी निराशा साझा करता हूं। AOA नियम-अंगूठे के परिणाम के लिए आपको और अधिक तेज़ी से प्राप्त करने के लिए छोटे-सिग्नल मॉडल जैसे बुनियादी उपकरणों पर स्किम करता है। यदि आप एक अधिक मानक उपचार से गुजरते हैं, तो यह अभ्यास उतना ही सरल होगा जितना कि वे आते हैं। लेकिन आप इस परिणाम को बहुत बाद में प्राप्त करेंगे, निश्चित रूप से अध्याय 2 की शुरुआत में नहीं। इसलिए आपको बहुत पहले एक सर्किट बनाना होगा, यह एक व्यापार-बंद है।

आइए उन संकेतों को देखें जिन्हें व्यायाम देता है:

Exercise 2.4. Show that the preceding relationship is correct.
Hint: hold the source voltage fixed and find the change in output
current for a given forced change in output voltage. Remember
that the source voltage is connected to the base through a series
resistor.

ऐसा करने के लिए एक सीधी प्रक्रिया है। यह हमेशा एक रैखिक नेटवर्क के दो बंदरगाहों के बीच एक Thévenin को खोजने के लिए मात्रा में होता है। क्योंकि AOA ने आपको BJT के छोटे सिग्नल मॉडल के बारे में नहीं सिखाया है, इसलिए यह (मानक) सड़क आपके लिए बंद है।

भले ही वे थेनवेन को कवर करते हैं, लेकिन IMHO वे इससे भी खराब काम करते हैं। आपको वास्तव में एक बेहतर व्याख्या की आवश्यकता है कि थोवेन के प्रमेय के साथ संयोजन में छोटे-सिग्नल मॉडल के साथ कैसे काम किया जाए। वे इस पर चमकते हैं और फिर दिखावा करते हैं जैसे कि यह ठीक से समझाया गया है, जो नरक के रूप में निराशाजनक है।

यहाँ मुझे लगता है कि वे इसे संकेत कर रहे हैं आधा-आधा छोटा संकेत मॉडल है:

  • एक रोकनेवाला रखें आररों बेस इनपुट पर जो छोटे-सिग्नल स्रोत के आउटपुट प्रतिरोध का प्रतिनिधित्व करता है।
  • शून्य सभी स्वतंत्र स्रोतों (आधार वोल्टेज स्रोत और वीसीसी) को एक छोटे से जमीन के साथ बदलकर।
  • उपेक्षा आर बस इसे खत्म करके।
  • एमिटर पर इसके बजाय एक छोटा सिग्नल वोल्टेज स्रोत रखें।

आधा गधा छोटे-सिग्नल मॉडल

चूंकि आपको दिखाया नहीं गया है कि BJT को लीनियर स्मॉल-सिग्नल मॉडल से कैसे बदला जाए, तो आप फंस गए हैं। लेकिन यहाँ चाल है, हम बस इस तथ्य का उपयोग कर सकते हैं कि बेस और एमिटर वॉल्टेज एक दूसरे को एक एमिटर फॉलोअर में ट्रैक करते हैं (पुस्तक ने इस बिंदु पर इसे कवर किया है)।

तर्क इस प्रकार है:

  • एमिटर पर एक छोटा सिग्नल वोल्टेज बेस पर समान वोल्टेज परिवर्तन के अनुरूप होना चाहिए। इसे कहते हैंΔv
  • बेस वोल्टेज में बदलाव से बेस करंट में बदलाव के लिए प्रेरित होना चाहिए Δमैं=Δvआररों
  • BJT कार्रवाई द्वारा, बेस करंट में परिवर्तन, एमिटर करंट में परिवर्तन से मेल खाता है, Δमैं=(β+1)Δमैं
  • अब हम एमिटर पर वोल्टेज स्रोत के माध्यम से वोल्टेज और करंट को जानते हैं, हम समतुल्य प्रतिबाधा को देख सकते हैं जो एमिटर के लिए "इन" देख रहा है, अर्थात एमिटर-फॉलोअर का आउटपुट प्रतिबाधा।

हमें देना:

जेडयूटीपीयूटी=ΔvΔमैं=आररोंΔमैं(β+1)Δमैं=आररोंβ+1

QED।

नोट: इस बिंदु पर, आप बस वापस जोड़ सकते हैं आर के साथ समानांतर में जेडयूटीपीयूटी


यदि आप मानक हाइब्रिड-पीआई छोटे-सिग्नल मॉडल के बारे में जानते हैं, तो आप उसी अभ्यास से गुजरेंगे, केवल आप BJT को एक समान छोटे सिग्नल वाले रैखिक सर्किट मॉडल से बदलेंगे और इसे और अधिक विस्तृत परिणाम प्राप्त करने के लिए हल करेंगे:

जेडयूटीपीयूटी=आर||आर||आररों+आरπβ+1

कहाँ पे

  • आर emitter रोकनेवाला है (बस कहा जाता है आर पुस्तक में)।
  • आररों आधार को खिलाने वाले छोटे-सिग्नल वोल्टेज स्रोत का आउटपुट प्रतिरोध है।
  • आर हाइब्रिड-पीआई मॉडल का एक हिस्सा है जो शुरुआती प्रभाव को मॉडल करता है, आप इसे सेट करके उपेक्षा कर सकते हैं आर=
  • आरπ हाइब्रिड-पीआई मॉडल का हिस्सा है जो ऑपरेटिंग पॉइंट / कलेक्टर करंट पर निर्भर करता है। आरπ/β आम तौर पर 1-20 ओम के आदेश पर है।

यदि आप एक बार फिर से पूर्ण अभिव्यक्ति को सरल बनाने के लिए उपरोक्त सभी का उपयोग करते हैं

जेडयूटीपीयूटी=आररोंβ+1

किसी भी तरह से, आपने दिखाया है कि एमिटर-फॉलोअर पर स्रोत के आउटपुट प्रतिबाधा को कम करने का प्रभाव होता है, जिसका अर्थ है कि यह एक आदर्श वोल्टेज स्रोत की तरह अधिक कार्य करता है, अर्थात लोड संलग्न करते समय आउटपुट वोल्टेज में एक छोटी गिरावट होती है।


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यह वही है जो मैं रिन के आधार अवरोधक और री के एक एमिटर लोड के साथ एक हाइब्रिड-पीआई मॉडल का उपयोग कर रहा हूं ...

v=vमैंn-(vमैंn+मैंआर)(आरमैंn+आरπ)(आरमैंn+आरπ+आर(1+β))
vमैं=आर(आरमैंn+आरπ)(आरमैंn+आरπ)+आर(1+β)

अब अगर आर बड़ा है और आरमैंn >> आरπ, यह करने के लिए अनुमानित है आरमैंn1+β

(β LaTex की तुलना में बहुत तेज है :)


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अगर इस पद पर कोई और आता है। इस प्रश्न का उत्तर यहाँ अच्छी तरह से दिया गया है:

https://www.pdx.edu/nanogroup/sites/www.pdx.edu.nanogroup/files/2013_Input_output_impedance_9.pdf

आपकी तलाश किस खंड II.B.2 और II.B.3 में है


3
यह समझदारी से भरी जानकारी को कॉपी करना और इसे इस पोस्ट में शामिल करना होगा क्योंकि लिंक नीचे जाते हैं और फिर कोई भी इस उत्तर का उपयोग नहीं कर सकता है
वोल्ट स्पिक
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