u ki ) = 2 x 100 k = 1,96 k (g 22 = 0 esetén: 2 k)

Átírás

1 lektronika 2 (MVIMIA027 Számpélda a földelt emitteres erősítőre: Adott kapcsolás: =0 µ = k 4,7k U t+ = 0V 2 k 2 = 0µ u u =3 k =00µ U t- =-0V Számított tranzisztor-paraméterek: ezzel: és u ki t =0k Tranzisztoradatok: r elhanyaolható = = 0 µs A munkapont (lásd korábban a munkapont-állításnál: I 0 I I = 3, ma U = 4,5V r = U T /I = 26/3, = 8,4 ohm, h = r + (+r (+008,4 = 847 ohm 2 = h 2 /h = /h = 00/0.847 = 8 ms A feszültséerősítés: A u = - 2 p = -8(2 x 0 x 00 = -93,4 ( 22 = 0 esetén: -96,6 A meneti ellenállás: = x ( = x (h = 4,7 x = 0,72 k A kimeneti ellenállás: ki x ( 22 = 2 x 00 k =,96 k ( 22 = 0 esetén: 2 k A maximális kimeneti amplitúdó (kivezérelhetősé: U t U t 4 I, ma 4 A munkaeyenes, A = x L = 5/3 k munkapont 2 D munkaeyenes, D = + = 5 k 0 20 U, V U max 4,5 V 20= U t+ -U t- A munkapont nayobb mértékn mozohat jobbra (kb. 3, ma 5/3 k = 5.7 V, de a kivezérelhetőséet mindi a közelebbi határ korlátozza, mivel szimmetrikus vezérlőfeszültséet tételezünk fel. Tehát: U ki p max = U max 4,5 V (p = 'peak' = csúcsérték Fej3-Váhk-a6 25

2 lektronika 2 (MVIMIA027 Földelt emitteres fokozat emitter-köri visszacsatolással. Mi történik, ha az előző kapcsolásban a kondenzátort eltávolítjuk? (Más szóval, ha = 0. Ha a bázis-emitter feszültsé változik, és emiatt az emitter-áram is, az -n feszültsé lép fel, amely a - feszültséet csökkenti, tehát az emitter-áram is kisebb lesz (ez a jelensé, amit emitter-köri visszacsatolásnak / deenerációnak / nevezzünk, nem léphetett fel a kapacitás jelenlétén, mivel az ott A rövidzárként az emitteráram-változást a föld felé elvezette. Az eredeti tranzisztor plusz emitter-ellenállás helyett lehet vezetni ey eyenértékű (redukált tranzisztort, amelynek paraméterei eltérnek az eredeti tranzisztoréitól. Az ábra illusztrálja, hoyan lehet a redukált tranzisztor 2 és paraméterét kiszámítani. i = 2 u i u =u +i =u (+ 2 i i A redukált tranzisztorra: i i = 2 u, ebből: i 2 u 2 = u 2 u u Hasonlóan: i i i = u 22 (ehhez mé: 22 = ha = 0, ahol az eredő ellenállás a bázis és a föld [az 2 pont] között; itt 22 = 22 = 0. A számpélda folytatása (az előző oldali ábra, csak most = 0. A réi formulák használhatók, csak 2 és helyett 2 -rt és -ot kell írni. 2 = 2 /(+ 2 = 8/(+83 = 0,33 ms / = (/ (+ 2 = 0,847(+83 = 300 k A feszültséerősítés: A u = - 2 p /(+ 2 = -97/(+83 = -0,555 (általában -nél nayobb abszolút értékű feszültséerősítésre van szüksé: ez úy érhető el, ha az emitterköri ellenállást kettéosztjuk és a kondenzátor csak az eyik részt hidalja át, vayis a teljes részt vesz a munkaponti áram stabilizálásában, az erősítést viszont csak a kondenzátorral át nem hidalt rész határozza me /eyúttal stabilizálja is/. Mejeyzendő, hoy ha 2», a feszültséerősítés füetlen a tranzisztor paramétereitől: A u - p / A meneti ellenállás: = x ( = 4.7 x 300 4,7 kω (lérhető lenayobb értékét korlátozza. 2 A kimeneti ellenállás: ki = 2 kω (Nincs változás, feltéve, hoy 22 = 0. Fej3-Váhk-a6 26

3 lektronika 2 (MVIMIA027 u u Földelt kollektoros erősítő (FK A csatolókondenzátorokra, szokásosan:, 2 Fej3-Váhk-a Várható, hoy a kimeneti feszültsé közelítőle eyenlő a menetivel, minthoy a csaknem állandó U feszültsé meváltozása jelenti az eltérésüket. A tranzisztor és emitter-köre helyettesíthető redukált tranzisztorral (ahoy az emitter-köri visszacsatolással rendelkező földelt emitteres fokozatnál láttuk. A redukált tranzisztor paraméterei (ha 22 = 0: 2 2 = ( x és = 2 t ( x. 2 t Mivel u i = u és i i = 2 u, a kimeneti feszültsé: 2 u ki = i ( x t = 2 u i ( x t = u i ( x t, 2( x t ahonnan a feszültséerősítés: 2( xt A u =. 2( xt A szokásos naysárendekkel: A u (de mindi ey kicsit kisebb. nnek az a jelentése, hoy a meneti feszültséet a fokozat átmásolja a kimenetére. zért ezt a fokozatot yakran emitter-követőnek is nevezik. A meneti ellenállás: = x ( = x [( ( + 2( x t ] ( korlátozza. A kimeneti ellenállás (a definíció szerint számolva az = 0 feltétellel: 2 u ukiü 2 ki = = = = ( x i u ki r 2 (Tipikusan nayon kis érték. Például ma-es munkaponti áram esetén: ki 26 ohm. 2 A fenti tulajdonsáok miatt a földelt kollektoros fokozatot puffer erősítőnek is használjuk (ideális puffer /illesztő, vay elválasztó/ erősítő esetén: A u =, = és ki = 0. A 7. héten: kevés új anya +. ZH Mintafeladatok a folytatásban U t+ U t- 2 u ki t 2 2 r

4 lektronika 2 (MVIMIA027 LKTONIKA 2 (Fizikus szak. ZÁTHLYI 20/2 II. A feladatok és a meoldások:. Vezesse le az ábrán (balra látható áramtükör relatív hibáját az I Iki = I ideális eysényi áramátviteli tényezőhöz képest, feltéve, hoy a 2I tranzisztorok eyformák (áramerősítési tényezőjük:. I 2I 2 Iki = I 2I = I I I I I 2I 2 Az eysényi áramátviteli tényezőtől való eltérés (relatív hiba: 2 h, vayis tipikusan 2 % Adjon választ a visszacsatolt erősítőkre vonatkozó következő kérdésekre. A. Mi a hatása a soros feszültsé-visszacsatolásnak a feszültséerősítésre, az áramerősítésre, a meneti és a kimeneti ellenállásra (válaszoljon összefüések matematikai meadásával, vay minős éile helyes meállapításokkal, pl. nem változik, nő, csökken stb.? (7 pont. Mit nevezünk nyílthurkú erősítésnek, zárthurkú erősítésnek és hurokerősítésnek. (ajzoljon tömbvázlatot a visszacsatolásról, és azzal szemléltesse válaszát. (7. ajzolja fel ey olyan hurokerősítés Nyquist diaramját, amelynek 45-os fázistartaléka van. (6 Au A. A u (csökken; A i Ai (változatlan; ki = ( + H (nő; ki H ah ü (csökken.. J b J + - J f =ßJ k A ß J k Nyílt hurkú erősítés: A = J k /J Zárt hurkú erősítés: A = J k /J b Hurokerősítés: H = Aß. Im[H] e[h] - φ=45 2 = 70 k U S = 0 V = 0 k I 3. Határozza me az adott kapcsolásban (jobbra a t ranzisztor U munkaponti adatait (I, U, ha a bázisáram elhanyaolható. I I. U = U S (I + I = I ( + 2 = 20 k U U 0,6 I 0,6 2. I = I = =,4 k A számadatokkal: az. eyenletből: I = (U S - I /( =... = 0, 0,I, a 2. eyenlet helyettesítve: I = ([0, 0,I]20-0,6/,4. Fej3-Váhk-a6 28

5 lektronika 2 (MVIMIA027 bből kiszámítható az I áram: I =...= 0,42 ma Az eredményt I eyenleté helyettesítve : I = 0, 0,0,42 = ma. A kollektor-emitter feszültsé: U =0-0(0,42 + 0,059 0,42.4 = 4,74 V 4. Adott ey földelt emitteres erősítőfokozat kapcsolása (lent. ajzolja fel az A (váltakozófeszültséű helyettesítő képét és ennek alapján írja fel a feszültséerősítés, a meneti és a kimeneti ellenállás kiszámítására szoláló összefüéseket. U t+ A váltakozófeszültséű helyettesítő kép: 2 i i ki u u u 2 u 22 u ki t u ki u t u U t- A feszültséerősítés: A u = u u ki = 2 u p /u = 2 p ; a meneti ellenállás: = u /i = x ( ; a kimeneti ellenállás: ki = x ( p = x t x ( Adott ey visszacsatolt erősítő hurokerősítésének amplitúdó-menete három törésponttal: 3 2. Használja e feladatlapon meadott ábrát a b, c, d és f kérdés meválaszolásához. a. Írja fel a hurokerősítés analitikus kifejezését. (3 pont b. ajzolja me minőséile helyesen a fázismenetet, és mutassa me, hoy az H, d -20 d/d erősítő instabil. (3 H 0-40 d/d c. Hajtson vére frekvencia-kompenzációt 45º-os fázistartalékra az töréspont 0 pólussemleesítéses balra tolásával: írja fel a kompenzáló ta átvitelének analitikus kifejezését, rajzolja fel ode-diaramját és 2 3 határozza me törésponti frekvenciák helyét. (5 d. ajzolja fel a kompenzált hurokerősítés H 0º 90º eredő ode-diaramját (am plitúdó- és fázismenetét. (3 e. Hoyan valósítható me a kompenzáló áramkör (csak a kapcsolási rajz? (3 80º 270º f. Hol van a kompenzált visszacsatolt erősítő felső határfrekvenciája? (3 a. H H 0 s s s 2 3 fázistolás 80º alatt van ( neatív fázistartalék, ezért instabil az erősítő. ; b. Az amplitúdó-menet 0 d-es pontjánál ( 3 -nál a -60 d/d (lo Fej3-Váhk-a6 29

6 lektronika 2 (MVIMIA027 c. A balra tolt töréspontot jelöli: = 2 /H 0. A kompenzáló ta átvitele: vonal jelöli. A töréspontok helye: és. s s (az ábrán d. A kompenzált hurokerősítés amplitúdó- és fázismenetét az ábrán vonal jelöli. e. c 2 c f. A visszacsatolt erősítő felső határfrekvenciája ott van, ahol a kompenzált hurokerősítés amplitúdó-menete metszi a 0 d tenelyt, vayis: hf = 2. Fej3-Váhk-a6 30