2. Közös-emitteres erősítő fokozat

Átírás

1 Elekronka Lneárs erősíők. Közös-emeres erősíő fokoza.. Mnkapon a karakerszkán Kapcsoljnk a ranzszor kollekor körével sorba ey ellenállás ( ), és kapcsoljnk rájk pozív ápfeszülsée. ranzszoron áfolyó kollekoráram az ellenálláson s feszülséesés hoz lére. + I + E E I E kollekor áram a bázsárammal lneársan válozahaó. I β I B a.) az I B áram éréke nlla, a ranzszor le van zárva. (Ekkor E ) ; b.) bázsáram növelésével a ranzszor eyre jobban ny. eljes nyáskor folyó maxmáls kollekoráramo az ellenállás korláozza. (Ekkor I c és E 0 ) c c.) fen ké szélső helyze közö állapook ey eyenes menén helyezkednek el, amelynek mnkaeyenes a neve. d.) z elekronkában a mnkaeyenes három jellemző ponjá mnkaponnak nevezzük:.-. ponoka a dáls echnka kapcsolásokban használjk; 3. pono az analó erősíés echnkában használjk. Készíee: Dr. Heedűs János Mskolc Eyeem, Elekroechnka - Elekronka Tanszék 007

2 Elekronka Lneárs erősíők. Mnkapon állíás közös-emeres analó erősíőnél ranzszor a normál akív arományában működk lneárs erősíőkén. z deáls alaphelyze - a 3. mnkapon - a mnkaeyenes közepén helyezkedk el. Ennek bzosíása a mefelelő bázsáram állíásával örénk, a bázsba köö ellenállás(ok) seíséével. állíás menee: a 3. mnkapon jelölése a mnkaeyenesen; a mnkaponhoz arozó I BM áram leolvasása; a bázsáramhoz arozó leolvasása (a men karakerszkán). BE M a.) állíás bázsárammal: EM + I M I M EM B I BEM + BEM B I BM BEM b.) állíás bázs-emer feszülséel. Sablabb a mnkapon állíása feszülsé oszóval: EM + I M ( I M EM I 0 B + B ) és leyen 0 I B M I0 BE B és B ( B + B ) B I0 Fyelem! PNP ranzszor fordío polarású ápfeszülsée ényel! Készíee: Dr. Heedűs János Mskolc Eyeem, Elekroechnka - Elekronka Tanszék 007

3 Elekronka Lneárs erősíők 3.3. Jelerősíés Kapcsoljnk a közös emeres ranzszoros erősíőre jelfeszülsée, amely leyen példánkban sznszos alakú. Veyük észre, hoy íy a rendszern ké feszülséforrás dolozk: ey mnkapon eyenfeszülséeke bzosíó ápfeszülsé, és az erősíendő válakozó jelfeszülsé. ké jelforrás széválaszásá a csaolókondenzáorok bzosíják. cs Láhaó, hoy a enelyszmmerks jel a csaolókondenzáor án a mnkapon eyenfeszülséekre (és eyenáramokra) szperponálódk, íy mnd pozív. jelről az eyen aralma a mene csaoló kondenzáor válaszja le. z ábrából az s űnk, hoy a közös-emers 0 fokoza fázs fordí, azaz és közö 80 -os fordíás örénk..4. Kvezérelheősé és orzíás ranzszoros erősíő fonos paraméere a vezérlés aromány, amely ey orzíalan sznszos jel maxmáls amplúdójával eyenlő. z ennél nayobb amplúdójú sznszos jel csúcsá már az erősíő levája, ehá a jel alakja orzl. alább ábrán láhaó, hoy: Û + EM Û E M E(sa) + Ebből a vezérlés aromány: mn(û, Û ) Û max Készíee: Dr. Heedűs János Mskolc Eyeem, Elekroechnka - Elekronka Tanszék 007

4 Elekronka Lneárs erősíők 4 Könnyen láhaó, hoy a vezérlés aromány akkor a lenayobb, ha a mnkapon a eljes aromány közepén helyezkedk el: ˆ ˆ E(sa ) +. Mvel a E( sa) 0, V ranzszoroknál, ezér melle rendszern elhanyaolhaó. Ezér az deáls mnkapon állíás eseén: E M. Torzíás azonban nemcsak a menen, hanem a meneen s felléphe, amennyn a mnkapon a mene karakerszka örbül szakaszára kerül. Készíee: Dr. Heedűs János Mskolc Eyeem, Elekroechnka - Elekronka Tanszék 007

5 Elekronka Lneárs erősíők 5.5. Közös-emeres feszülséerősíő fokoza jellemző jellemzők a sjelű helyeesíő kép seíséével haározhaók me. Ehhez - alkalmazva a szperpozícó éelé - kell kapcsoln az eyenfeszülséű feszülséforrás. a. Feszülséerősíés: ( re x r B BE x ) r β E x r BE x a. Áramerősíés: β b. Bemene ellenállás: x xr c. Kmen ellenállás: BE ( ( 0) 0) ( üres) ( rövd) r E x d. Teljesíményerősíés: p Készíee: Dr. Heedűs János Mskolc Eyeem, Elekroechnka - Elekronka Tanszék 007

6 Elekronka Lneárs erősíők 6 z erősíés loarmks lépékn (defnícó): a p 0lo0 p [db] a p 0lo0 + 0lo0 [ db] Ebből a feszülséerősíés defnícója: a 0lo0 [ db].6. Erősíőláncok lleszése a. Illeszés feszülsé áadásra jelforrás ey valósáos feszülséeneráor. z erősíő álal felerősíe jelfeszülsé a erhelésre j. ovábbá + íy: ehá az lleszés veszesé ma Ezér a veszeséek csökkenése érdekén a helyes lleszés feléele: b. Illeszés áram áadásra >> és << jelforrás ey valósáos árameneráor. z erősíő álal felerősíe jeláram a erhelésre j. Készíee: Dr. Heedűs János Mskolc Eyeem, Elekroechnka - Elekronka Tanszék 007

7 Elekronka Lneárs erősíők helyes lleszés feléele: << és >> c. Illeszés eljesímény áadásra Mvel a P I, ovábbá a feszülsé és áramlleszés feléele eymással ellenkező, levezeés nélkül s láhaó, hoy az lleszés feléele: és d. Veyes lleszés Véerősíő fokozaok menee feszülsé-lleszéssel foadja a jele, de a vszonyla alacsony mpedancájú hanszóró ma a mene már áram-lleszésű. helyes lleszés feléele: >> és <<.7. Lneárs erősíő fokoza erősíésének frekvenca füése.7. z erősíés alsó haárfrekvencája Ké közös-emeres erősíőfokoza közvelen összeköése problémákkal jár: - z első fokoza menee és másodk fokoza menee nem azonos eyenfeszülsé sznen van:. E BE M M - hőmérsékleválozás mnkapon válozással jár, amely jelkén erjed á a kövekező fokozara. - sonló haás fej az ápfeszülsé nadozás s. Készíee: Dr. Heedűs János Mskolc Eyeem, Elekroechnka - Elekronka Tanszék 007

8 Elekronka Lneárs erősíők 8 Meoldás: az eyes fokozaok eyenáramú széválaszása csaolókondenzáorokkal. cs z erősíő helyeesíő képe a csaolókondenzáor haásának vzsálaához: Mn smerees a csaolókondenzáor mpedancája frekvencafüő Z, és a jel j újában sorban helyezkedk el, íy szűr a jel alacsonyfrekvencás összeevő s: + + jcs ( + ) + jcs ( + ) j cs és 0 + z alább fejezés az erősíés alsó haárfrekvencája: ( + cs ) Készíee: Dr. Heedűs János Mskolc Eyeem, Elekroechnka - Elekronka Tanszék 007

9 Elekronka Lneárs erősíők 9 Íy az erősíés frekvenca füése az alábbak szern alakl: ( ) j j Jelöljük -val az erősíés frekvenca füelen részé, íy: ( ) j j z erősíés frekvencafüésének ábrázolásánál külön ábrában szerepel az erősíés abszolú éréke decln, és külön ábrában a fázsfüvény (Bode-daram). z erősíés abszolú éréke a frekvenca füvényén: ( ) ez decln: ah, ( ) a( ) 0l + 0l 0l z erősíés fázsa a frekvenca füvényén: ϕ ( ) π arc Készíee: Dr. Heedűs János Mskolc Eyeem, Elekroechnka - Elekronka Tanszék 007

10 Elekronka Lneárs erősíők 0 z alább Bode-daramon leyen: 40dB és f 0Hz : daramból az alább en fonos kövekezeések vonhaók le: z f alsó haárfrekvencán már az erősíő 3dB -el keveseb erősí. Példánkban ( f f ) dB -. z f alsó haárfrekvencánál sebb frekvencákon az erősíő erősíése 0dB / Dekád meredekséel csökken. Példánkban ey dekád frekvenca ávolsára az erősíő erősíése már csak: ( f 0, f Hz) dB..7. z erősíés felső haárfrekvencája z erősíőkn szereplő ranzszorok lső réekapacása ( B és BE ) úy vselkednek, mn a jel újával párhzamosan köö kapacások sjelű helyeesíő képn ezek eredőjé jelöl. Készíee: Dr. Heedűs János Mskolc Eyeem, Elekroechnka - Elekronka Tanszék 007

11 Elekronka Lneárs erősíők Thevenn-éel alkalmazva a menere, haározzk me az alább válozóka:, + és, x Fenek felhasználásával:,, j, + j, 0 +, j, z alább fejezés az erősíés felső haárfrekvencája: Íy az erősíés frekvenca füése az alábbak szern alakl: ( ), j j hol az erősíés frekvenca füelen részé jelöl. z erősíés abszolú éréke a frekvenca füvényén: ( ) ( ) a( ) 0l 0l z erősíés fázsa a frekvenca füvényén: ϕ ( ) arc Készíee: Dr. Heedűs János Mskolc Eyeem, Elekroechnka - Elekronka Tanszék 007

12 Elekronka Lneárs erősíők z alább Bode-daramon leyen: 40dB és f 0kHz : daramból az alább en fonos kövekezeések vonhaók le: z f felső haárfrekvencán már az erősíő 3dB -el keveseb erősí. Példánkban ( f f ) dB -. z alsó haárfrekvencánál nayobb frekvencákon az erősíő erősíése f 0dB / Dekád meredekséel csökken. Példánkban ey dekád frekvenca ávolsára az erősíő erősíése már csak: ( f 0 f Hz) dB..7.3 közös-emeres erősíő fokoza erősíésének frekvenca füvénye Vonjk össze az alsó- és felső haárfrekvencára érvényes erősíés válozásoka, ehá eyfokozaú közös-emeres ranzszoros erősíő erősíése a frekvenca füvényén: ( ) a( ) 0l + 0l 0l 0l Készíee: Dr. Heedűs János Mskolc Eyeem, Elekroechnka - Elekronka Tanszék 007

13 Elekronka Lneárs erősíők 3 ϕ ( ) π arc arc z alább Bode-daram ey feszülséerősíő amplúdó és fázskarakerszkájá maja, amelynek adaa: feszülsé erősíés 00, azaz + 40dB) alsó haárfrekvenca: 0 Hz, váás meredeksé: 0 db / Dekád felső haárfrekvenca: 0 khz, váás meredeksé: 0 db / Dekád.8 Véerősíő fokozaok z erősíő fokozaokon vé haladó feszülséjel eyre nayobb amplúdójú, mközn a jeláram al nő, hoy mnél kevesebb veszesé hő kelekezzen. véerősíő fokozaban örénk a szüksées mene jeleljesímény elérése a jeláram hrelen felerősíésével. Ezér a véerősíők ranzszora álalában hűőbordára vannak szerelve. véerősíő fokozaok ípsa: - s eljesímény eseén: -oszályú fokoza; - nay eljesímény eseén: B-oszályú (ellenüemű) fokoza; -oszályú véerősíők z aszmmerks véerősíő fokozaoka vszonyla s eljesímény ény eseén használják (pl. zsebrádók véfoka) Készíee: Dr. Heedűs János Mskolc Eyeem, Elekroechnka - Elekronka Tanszék 007

14 Elekronka Lneárs erősíők 4 Jellemzője, hoy a véerősíő ranzszor deáls mnkaponja a ápfeszülsé felénél van. hasznos feszülsé az ˆ eff véfok mene eljesíménye: ellenálláson: P eff max 8 véfokoza felve eljesíménye: P f. I M Veyük észre, hoy a felve eljesímény füelen a vezérlésől! z -oszályú véfok maxmáls haásfoka: P max η max.00 5% P f Készíee: Dr. Heedűs János Mskolc Eyeem, Elekroechnka - Elekronka Tanszék 007

15 Elekronka Lneárs erősíők 5 B-oszályú (ellenüemű) véerősíő fokoza z ellenüemű áramkörök álalában szmmerks felépíésűek, eyk felük az eyk, másk felük az ellenées polarású sznszos jelek kezelésére alkalmas. Szerepük a véerősíő fokozaokban van, vays o, ahol nayobb jeleke, eljesíményeke kell leheőle lneársan, jó haásfokkal erősíen. z alább ábrán pozív és neaív félperódsok ávelére eyarán alkalmas emerköveő kombnácó lánk, komplemener ranzszorokkal. z NPN ranzszor a pozív, a PNP a neaív félperódsok eseén működk emerköveő jelleel, ahol rendszern a hanszóró (ellenállása 4-0 ohm közö). Fyeljünk fel arra, hoy sznszos vezérlőjel hánya eseén yakorlala nem folyk áram a ranzszorokon kereszül, és lyenkor yakorlala felve eljesímény sncs. Tehá ez a kapcsolás en akarékos üzemeleés eredményez. ( karakerszkák nonlnearásából fakadó hbák csökkenésének számos módja smerees.) Levezeés nélkül: P max η max.00 78% P f Készíee: Dr. Heedűs János Mskolc Eyeem, Elekroechnka - Elekronka Tanszék 007