Limitarea amplitudinii de oscilatie in oscilatoarele LC cu TEC

Limitarea amplitudinii de oscilatie in oscilatoarele LC cu TEC

Limitarea amplitudinii de oscilatie in oscilatoarele LC cu tranzistoare cu efect de camp (TEC) este strans legata de tehnica de polarizare dinamica a grilei tranzistorului. Prin polarizare dinamica se intelege tehnica de circuit prin care tensiunea grila-sursa a tranzistorului este obtinuta prin redresarea semnalului de oscilatie. Astfel, in regim static tensiunea grila-sursa este nula si amplificarea tranzistorului este maxima. Odata amorsat, semnalul generat isi mareste amplitudinea polarizand grila cu o tensiune negativa si cu valoarea absoluta mai mica ca cea a tensiunii de prag.

În figura 5.31.a este prezentat circuitul de polarizare dinamica a unui tranzistor cu efect de camp cu grila jonctiune (TECJ), format dintr-un capacitor C_G, o rezistenta R_G si jonctiunea pn a grila-sursa, iar in figura 5.31.b este prezentata schema sa echivalenta. La amorsarea oscilatiei, in alternanta pozitiva, capacitorul C_G se incarca prin jonctiunea grila-sursa a tranzistorului. În alternanta negativa, daca este indeplinita conditia , tensiunea pe capacitor ramane aproximativ constanta. În regim permanent, jonctiunea va conduce numai un interval foarte scurt, iar tensiunea pe capacitor va fi cvasicontinua si de valoare aproximativ egala cu amplitudinea oscilatiei (daca se neglijeaza tensiunea de deschidere a jonctiunii). Potentialul de curent continuu a intrarii in circuit fiind zero, practic poarta tranzistorului este polarizata la −V₁.

Figura 5.31. (a) Circuitul de polarizare dinamica si (b) schema sa echivalenta

Pentru un TECJ polarizat dinamic care functioneaza in regim cvasistationar expresia curentului de drena este:

(5.90)

in care tensiunea grila-sursa v_GS este

. (5.91)

Ca urmare, expresia (5.80) devine

(5.92)

Desi curentul i_D nu este armonic, totusi tensiunile in drena si grila tranzistorului sunt sinusoidale datorita circuitului rezonant. Aceasta situatie este prezentata in figura 5.32. Se observa faptul ca relatia (5.82) este valabila pentru .

Dezvoltand in serie Fourier expresia curentului de drena (5.92) obtinem:

(5.93)

Aceasta dezvoltare este valabila numai cat timp pentru oricare moment de timp t. Pentru , curentul de drena devine nul, deci forma de unda este limitata de intrarea in taiere si apar armonici suplimentare. În figura 5.33 este prezentat modul de variatie a componentei continue, fundamentalei si armonicii a doua in functie de amplitudinea semnalului aplicat pe poarta, V₁.

Figura 5.32. Caracteristica statica de transfer a unui TECJ si cronogramele componentelor dinamice ale curentului de drena si tensiunii grila-sursa.

Figura 5.33. Variatia componentelor normate I /I_DSS, I₁/I_DSS, I₂/I_DSS

functie de raportul cu evidentierea claselor de functionare

În figura 5.33. au fost evidentiate si clasele de functionare ale tranzistorului functie de evolutia raportului . Din acest grafic se observa ca:

- fundamentala I₁ creste cu amplitudinea V₁ numai in clasa de functionare A, iar in clasele de functionare B si C scade;

- sub actiunea polarizarii dinamice punctul mediu de functionare se deplaseaza continuu catre curenti mai mici.

Panta de semnal mic a unui tranzistor cu efect de camp cu grila jonctiune este:

(5.94)

Pentru un tranzistor polarizat dinamic avem

(5.95)

Se poate defini o panta de semnal mare corespunzatoare fundamentalei curentului de drena

(5.96)

Expresia pantei normate la valoarea maxima a pantei de semnal mic este:

(5.97)

Reprezentarea variatiei pantei normate de semnal mare functie de raportul este data in figura 5.34. Au fost evidentiate si clasele de functionare ale tranzistorului functie de evolutia raportului .

Figura 5.34. Variatia pantei normate de semnal mare functie de raportul