13.B 13.B. 13.B Tranzisztoros alapáramkörök Többfokozatú erısítık, csatolások



Hasonló dokumentumok
Elektronika alapjai. Témakörök 11. évfolyam

Adatok: R B1 = 100 kω R B2 = 47 kω. R 2 = 33 kω. R E = 1,5 kω. R t = 3 kω. h 22E = 50 MΩ -1

19.B 19.B. A veszteségek kompenzálása A veszteségek pótlására, ennek megfelelıen a csillapítatlan rezgések elıállítására két eljárás lehetséges:

12.A 12.A. A belsı ellenállás, kapocsfeszültség, forrásfeszültség fogalmának értelmezése. Feszültséggenerátorok

10.B Tranzisztoros alapáramkörök Munkapont-beállítás

Attól függően, hogy a tranzisztor munkapontját melyik karakterisztika szakaszon helyezzük el, működése kétféle lehet: lineáris és nemlineáris.

5. MÉRÉS LC OSZCILLÁTOROK VIZSGÁLATA

21.B 21.B. Szinteltoló Erısítı Szinteltoló. A mőveleti erısítı tömbvázlata

Elektronika 11. évfolyam

Elektronika I. Gyakorló feladatok

III. félvezetők elméleti kérdések 1 1.) Milyen csoportokba sorolhatók az anyagok a fajlagos ellenállásuk alapján?

ALAPFOGALMIKÉRDÉSEK VILLAMOSSÁGTANBÓL 1. EGYENÁRAM

Hálózati egyenirányítók, feszültségsokszorozók Egyenirányító kapcsolások

20.B 20.B. Annak függvényében, hogy a kimeneti feszültség, vagy a kimeneti áram értékét próbáljuk állandó értéken tartani megkülönböztetünk:

Összefüggő szakmai gyakorlat témakörei

Tételek Elektrotechnika és elektronika I tantárgy szóbeli részéhez 1 1. AZ ELEKTROSZTATIKA ALAPJAI AZ ELEKTROMOS TÖLTÉS FOGALMA 8 1.

Foglalkozási napló a 20 /20. tanévre

Elektronika Oszcillátorok

Elektronika Előadás

feszültség konstans áram konstans

ÁGAZATI SZAKMAI ÉRETTSÉGI VIZSGA VILLAMOSIPAR ÉS ELEKTRONIKA ISMERETEK EMELT SZINTŰ SZÓBELI VIZSGA MINTAFELADATOK ÉS ÉRTÉKELÉSÜK

Az N csatornás kiürítéses MOSFET jelleggörbéi.

Versenyző kódja: 28 27/2012. (VIII. 27.) NGM rendelet MAGYAR KERESKEDELMI ÉS IPARKAMARA. Országos Szakmai Tanulmányi Verseny.

Foglalkozási napló a 20 /20. tanévre

2.Előadás ( ) Munkapont és kivezérelhetőség

ELEKTRONIKA I. (KAUEL11OLK)

4. /ÁK Adja meg a villamos áramkör passzív építő elemeit!

Versenyző kódja: 7 27/2012. (VIII. 27.) NGM rendelet MAGYAR KERESKEDELMI ÉS IPARKAMARA. Országos Szakmai Tanulmányi Verseny.

A 2009-es vizsgákon szereplő elméleti kérdések

FÉLVEZETŐ ESZKÖZÖK II. Elektrotechnika 5. előadás

Négypólusok helyettesítő kapcsolásai

A 27/2012 (VIII. 27.) NGM rendelet (12/2013 (III.28) NGM rendelet által módosított) szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

25.B 25.B. 25.B Impulzustechnikai alapáramkörök Impulzusok elıállítása

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

KÖZÖS EMITTERŰ FOKOZAT BÁZISOSZTÓS MUNKAPONTBEÁLLÍTÁSA

1.A tétel. Villamos alapfogalmak Feszültség, áram, töltés, ellenállás

X. ANALÓG JELEK ILLESZTÉSE DIGITÁLIS ESZKÖZÖKHÖZ

ELEKTROTECHNIKA-ELEKTRONIKA ELEKTROTECHNIKA

ANALÓG ÉS DIGITÁLIS TECHNIKA I

Analóg elektronika - laboratóriumi gyakorlatok

Bipoláris tranzisztoros erősítő kapcsolások vizsgálata

MÉRÉSI SEGÉDLET PIN DIÓDÁS OPTIKAI VEVİ MÉRÉSE. V2 épület VI.emelet 602. Optikai és Mikrohullámú Távközlés Labor

Bevezetés az analóg és digitális elektronikába. V. Félvezető diódák

Hobbi Elektronika. Bevezetés az elektronikába: Tápegységek, feszültségstabilizátorok

8.B 8.B. 8.B Félvezetı áramköri elemek Unipoláris tranzisztorok

Elektronika Előadás. Műveleti erősítők felépítése, ideális és valós jellemzői

EGYENÁRAMÚ TÁPEGYSÉGEK

10.1. ANALÓG JELEK ILLESZTÉSE DIGITÁLIS ESZKÖZÖKHÖZ

sz. mérés (négypólus)

Villamosságtan szigorlati tételek

Áramkörök számítása, szimulációja és mérése próbapaneleken

Lineáris és kapcsoló üzemű feszültség növelő és csökkentő áramkörök

VILLAMOSIPAR ÉS ELEKTRONIKA ISMERETEK

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

OKTATÁSI MINISZTÉRIUM

Foglalkozási napló a 20 /20. tanévre

Áramköri elemek mérése ipari módszerekkel

A 27/2012 (VIII. 27.) NGM rendelet (12/2013 (III. 28.) NGM rendelet által módosított) szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

Zh1 - tételsor ELEKTRONIKA_2

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Tantárgy: ANALÓG ELEKTRONIKA Tanár: Dr. Burány Nándor

4.A 4.A. 4.A Egyenáramú hálózatok alaptörvényei Ohm és Kirchhoff törvények

1. Egy lineáris hálózatot mikor nevezhetünk rezisztív hálózatnak és mikor dinamikus hálózatnak?

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

évfolyam. A tantárgy megnevezése: elektrotechnika. Évi óraszám: 69. Tanítási hetek száma: Tanítási órák száma: 1 óra/hét

Tranzisztoros erősítő vizsgálata. Előzetes kérdések: Mire szolgál a bázisosztó az erősítőkapcsolásban? Mire szolgál az emitter ellenállás?

Orvosi jelfeldolgozás. Információ. Információtartalom. Jelek osztályozása De, mi az a jel?

A 27/2012 (VIII. 27.) NGM rendelet (12/2013 (III. 28.) NGM rendelet által módosított) szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

2.A Témakör: A villamos áram hatásai Téma: Elektromos áram hatásai vegyi hatás hőhatás élettani hatás

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Érettségi vizsga 2005 általános követelményei ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK ÉRETTSÉGI VIZSGA ÁLTALÁNOS KÖVETELMÉNYEI

Elektronika II. 5. mérés

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

6.B 6.B. Zener-diódák

Elektronikai műszerész Elektronikai műszerész

Tájékoztató. Használható segédeszköz: számológép

Analóg elektronika - laboratóriumi gyakorlatok

ÖSSZEFÜGGŐ GYAKORLAT - VILLAMOSIPAR ÉS ELEKTRONIKA XI. (modulok/tantárgyak/óraszámok)

O S Z C I L L Á T O R O K

Számítási feladatok a 6. fejezethez

LI 2 W = Induktív tekercsek és transzformátorok

Feszültségérzékelők a méréstechnikában

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

1.sz melléklet Nyári gyakorlat teljesítésének igazolása Hiányzások

VÁLTAKOZÓ ÁRAMÚ KÖRÖK

1. ábra A Colpitts-oszcillátor, valamint közös drain-ű változata, a Clapp-oszcillátor

Mérési útmutató Periodikus, nem szinusz alakú jelek értékelése, félvezetős egyenirányítók

A tanulók tudják alkalmazni és értsék az alapvetı elektrotechnikai fogalmakat összefüggéseket egyenáramú körökben Tartalom

Bevezetés a méréstechnikába és jelfeldolgozásba. Tihanyi Attila 2007 március 27

Az erősítés frekvenciafüggése: határfrekvenciák meghatározása ELEKTRONIKA_2

ELLENŐRZŐ KÉRDÉSEK. Váltakozóáramú hálózatok

4. /ÁK Adja meg a villamos áramkör passzív építő elemeit!

ÁGAZATI SZAKMAI ÉRETTSÉGI VIZSGA TÁVKÖZLÉS ISMERETEK EMELT SZINTŰ SZÓBELI VIZSGA MINTAFELADATOK ÉS ÉRTÉKELÉSÜK

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Földelt emitteres erősítő DC, AC analízise

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Műveleti erősítők - Bevezetés

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Átírás:

3.B Tranzisztoros alapáramkörök Többfokozatú erısítık, csatolások Ismertesse a többfokozatú erısítık csatolási lehetıségeit, a csatolások gyakorlati vonatkozásait és azok alkalmazási korlátait! Rajzolja fel a többfokozatú erısítık helyettesítı képeit! Hasonlítsa össze a közvetlen, az RC és a transzformátoros csatolás gyakorlati vonatkozásait! Definiálja az elıerısítı, a fıerısítı és a teljesítményerısítı fogalmát! Értelmezze a többfokozatú erısítık váltakozó áramú jellemzıit! Többfokozatú erısítık felépítése Az alkalmazott elektronika gyakran megköveteli a nagy feszültségerısítést, amit egyetlen erısítıfokozattal nem vagyunk képesek megvalósítani. Ez csak több megfelelı típusú erısítıfokozat láncba kapcsolásával valósítható meg. A fokozatok tulajdonképpen nem mások, mint egymás után kapcsolt négypólusok. Három, funkcionálisan különbözı egységre bonthatóak: Elıerısítı: a jelgenerátort optimálisan illeszti az erısítı lánchoz, feszültségerısítése általában kicsi. Fıerısítı: a kellı feszültségerısítést biztosítja. Teljesítményerısítı: az erısítı láncot illeszti a terheléshez A fıerısítı Többfokozatú erısítı Fıerısítı felépítése A fıerısítı általában két vagy három erısítı fokozat összekapcsolásából áll. Három erısítıfokozat összekapcsolása esetén, ha Au, Au és Au3 az egyes fokozatok erısítései: u A u =, u u3 A u =, u u 4 A u 3 =. u3 Az eredı feszültségerısítés, az egyes erısítések szorzatával egyenlı: Au = Au Au Au 3. Ha a feszültségerısítést decibelben adjuk meg: a u = au + au + au3. Az erısítı bemeneti ellenállása az elsı fokozat bemeneti ellenállása: R = be R be Az erısítı kimeneti ellenállása az utolsó fokozat kimeneti ellenállása: R = ki R ki3

Az erısítıfokozatok csatolása, közvetlen csatolású erısítık, közvetlen csatolás szinteltolóval Közvetlen csatolás rövidzárral A félvezetıs erısítıkben a leggyakrabban alkalmazott csatolási mód. Ez az egyetlen csatolási mód egyenfeszültségő jelek erısítésére, viszont váltakozó feszültségő jelek erısítésére is alkalmas. A közvetlen csatolt erısítıket DCerısítıknek (Direct Current Amplifier - egyenáramú erısítı) is nevezik. Megfigyelhetı, hogy a második erısítıfokozat munkapontját az elsı fokozat állítja be, mivel U C0 = U B0. Ha a két tranzisztor azonos munkapontban mőködik, ez csak úgy állítható be ha R E > R E és R C < R C Ennek eredménye a második fokozat erısítéscsökkenése az elsıhöz viszonyítva. Kettınél több fokozat esetén az erısítés fokozatonként csökken. Többfokozatú közvetlen csatolású erısítı Ha a fokozatok munkapont-beállító elemei megegyeznek R E = R E és R C = R C, akkor a második fokozat munkapontja eltolódik és csökken kivezérelhetısége. Az ábrán látható feszültségértékek az ebben az esetben kialakuló feszültségviszonyokat szemléltetik. Ha az erısítı kettınél több fokozatból áll a kivezérelhetıség egyre nagyobb csökkenése jelentkezik. A rövidzárral való közvetlen csatolás elınye: a jel a fokozatok között csillapítás nélkül kerül továbbításra, csak az elsı fokozat tranzisztora igényel bázispotenciál-beállító ellenállásokat R, R. A csatolás hátrányai kiküszöbölhetık a szinteltolóknak nevezett áramköri megoldásokkal. Erısítı fokozatok csatolása Erısítıfokozatok csatolásának nevezzük azt amikor, az egyik fokozat kimenetérıl villamos jelet viszünk át a másik fokozat bemenetére. A csatolási négypólus segítségével valósítható meg, amelyet a két fokozat közé kapcsolunk. A csatoló négypólus belsı felépítése alapján különbözı csatolási módokat különböztetünk meg: Közvetlen (galvanikus) csatolás RC-csatolás Transzformátoros csatolás A következıkben a csatolási módokat emitterkapcsolású erısítık segítségével mutatjuk be. Közvetlen csatolás

Közvetlen csatolás szinteltolóval A szinteltolók olyan négypólusok, amelyek az egyes fokozatok közé kapcsolva hozzák létre a szükséges egyenfeszültségesést. Mindezt úgy valósítják meg, hogy az erısítendı jelet nem vagy csak minimális mértékben csillapítják. A legegyszerőbb közülük a feszültségosztós szinteltoló. Az egyenfeszültség megfelelı leosztását az R 3, R 4 ellenállásokból álló feszültségosztó biztosítja. A U feszültségeltolás: U = U C0 U B0. Hátránya ennek a kapcsolásnak, hogy az erısítendı jelet is osztási arányának függvényében leosztja. A legeredményesebben kis egyenfeszültség-különbségek esetén használható. Ezek a szinteltolók a dióda nyitóirányú tartományának lineáris szakaszát használja ki. Az R ellenállás a dióda munkapontbeállítását szolgálja. A szinteltolás mértéke megegyezik a dióda nyitóirányú feszültségesésével, ami a Si diódák esetén ez kb. 0,6 0,8 V. Több diódát sorba kapcsolva kb. 3 V-ig hozható létre szinteltolás az átviteli jellemzık jelentısebb romlása nélkül. A diódás szinteltoló elınye: a T kollektor feszültség változását csillapítás nélkül továbbítja a T tranzisztor bázisára, mivel a dióda kis értékő differenciális ellenállásán elhanyagolható feszültségesés jön létre, nagyobb szinteltolás megvalósítására alkalmas. A Zener- diódás szinteltoló A Zener-dióda munkapontját az R ellenállás, a letörési tartományban állítja be. Ebben az esetben a diódán a Zenerfeszültséggel azonos feszültségesés jön létre. A Zener-dióda differenciális (váltakozó áramú) ellenállása nagyon kicsi, ezért a hasznos jelet csillapítás nélkül viszi át a T bázisára. A kapcsolás hátránya, hogy a Zener-dióda mőködése a letörési jelenségek következtében nagy zajtényezıvel rendelkezik, ezért nagy erısítéső fokozatoknál alkalmazása nem célszerő. Diódás szinteltoló Zener-diódás szinteltoló Tranzisztoros szinteltolók elemzése Magasabb minıségi követelményeket elégítenek ki a tranzisztoros szinteltolók. A T PNP tranzisztor a T kollektorfeszültségét ellentétes irányba tolja az R C és R E ellenállások értékeinek függvényében, így a T 3 tranzisztor bázisának elıfeszítése megfelelıen alacsony szintő lesz. Tranzisztoros szinteltoló 3

RC csatolású erısítık RC csatolású erısítı kapcsolási rajza Az erısítı fokozatok csatolása esetén ez a leggyakrabban alkalmazott csatolási mód váltakozó feszültségő jelek erısítésére. A jelforrásnak a bemenethez, valamint a terhelésnek a kimenethez csatolására általában csatoló kondenzátort alkalmazunk. Az ilyen típusú erısítıket AC-erısítıknek (Altemating Current Amplifier) is nevezik. Az RC csatolás elnevezés annak tulajdonítható, hogy a C cs két fokozat közé beillesztett csatoló kondenzátor reaktanciája az elsı fokozat kimeneti ellenállásával és a második fokozat bemeneti ellenállásával feszültségosztót képez. Ahhoz, hogy a csatoló kondenzátor ne befolyásolja a hasznos jel átvitelét, reaktanciája sokkal kisebb kell legyen a második fokozat bemeneti ellenállásánál. Kapacitása, a még megengedhetı 3 db szintcsökkenés esetén: C cs = π f a ( R + R ) ki be A bipoláris tranzisztoros erısítı fokozatok bemeneti ellenállása csupán 0 3 0 4 Ω nagyságrendő, a térvezérléső tranzisztoros fokozatok 0 5 0 6 Ω bemeneti ellenállásához viszonyítva. Ezért a bipoláris tranzisztoros erısítık 3 nagyságrenddel nagyobb kapacitású csatoló kondenzátorokat igényelnek. Az elsı fokozat terhelı ellenállása: Rbe = he R3 R4 Az elsı és második fokozat feszültségerısítése: A u he = RC Rbe he he he = RC Rt he he Au Az RC csatolás elınye: hogy a fokozatok munkapontjai nem hatnak egymásra és egymástól függetlenül beállíthatók, mivel a csatoló kondenzátor egyenáramú szempontból elválasztja a fokozatokat. Kétfokozatú RC csatolású erısítı Hátránya: ennek a csatolásnak a viszonylag sok szükséges alkatrész: munkapont-beállító elemek és csatoló kondenzátorok fokozatonként. A csatoló kondenzátorok kisfrekvenciás jelszint-csökkenést és bizonyos torzításokat okoznak. Váltakozó áramú helyettesítı kép 4

A transzformátorok impedancia áttétele Feltételezzük, hogy a két transzformátor áttétele N a = N Transzformátoros csatolású erısítık A transzformátoros csatolást elsısorban magas frekvenciás váltakozó feszültségő erısítıkben használják. Alkalmazása azért jár nagy elınnyel, mert illesztést valósít meg az erısítı fokozatok között. Nagy stabilitás érhetı el vele és a transzformátor tekercseiben nem nagy az egyenáramú veszteség. A tekercsekkel párhuzamosan kapcsolt kondenzátorok alkalmazásával, hangolt erısítıként is használható. Hátránya a transzformátoros csatolásnak, hogy kisteljesítményő üzemben rossz a hatásfoka és frekvencia-átvitele nem megfelelı. Ezen kívül a transzformátor a legnehezebb, a legnagyobb mérető és a legdrágább áramköri elem. A transzformátorok kedvezıtlen tulajdonsága miatt, kisfrekvenciás erısítıkben nem alkalmazzák. Váltakozó áramú helyettesítése Az erısítı frekvenciamenete Az erısítı fázistolásának vizsgálata Transzformátoros csatolású erısítık kapcsolási rajza Feltételezzük, hogy a két transzformátor áttétele N a =. N A transzformátoros csatolást elsısorban magas frekvenciás váltakozó feszültségő erısítıkben használják. Alkalmazása azért jár nagy elınnyel, mert illesztést valósít meg az erısítı fokozatok között. Nagy stabilitás érhetı el vele és a transzformátor tekercseiben nem nagy az egyenáramú veszteség. A tekercsekkel párhuzamosan kapcsolt kondenzátorok alkalmazásával, hangolt erısítıként is használható. Hátránya a transzformátoros csatolásnak, hogy kisteljesítményő üzemben rossz a hatásfoka és frekvencia-átvitele nem megfelelı. Ezen kívül a transzformátor a legnehezebb, a legnagyobb mérető és a legdrágább áramköri elem. A transzformátorok kedvezıtlen tulajdonsága miatt, kisfrekvenciás erısítıkben nem alkalmazzák. 5

Kétfokozatú transzformátoros csatolású erısítı 6