Tantárgy: ANALÓG ELEKTRONIKA Tanár: Dr. Burány Nándor

Hasonló dokumentumok
10.1. ANALÓG JELEK ILLESZTÉSE DIGITÁLIS ESZKÖZÖKHÖZ

Elektronika alapjai. Témakörök 11. évfolyam

Hálózati egyenirányítók, feszültségsokszorozók Egyenirányító kapcsolások

Elektronika 11. évfolyam

X. ANALÓG JELEK ILLESZTÉSE DIGITÁLIS ESZKÖZÖKHÖZ

Analóg elektronika - laboratóriumi gyakorlatok

Összefüggő szakmai gyakorlat témakörei

Analóg elektronika - laboratóriumi gyakorlatok

Mérés és adatgyűjtés

ELEKTRONIKA I. (KAUEL11OLK)

Elektronika Előadás. Analóg és kapcsoló-üzemű tápegységek

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

ELEKTROTECHNIKA-ELEKTRONIKA ELEKTROTECHNIKA

Logaritmikus erősítő tanulmányozása

Négyszög - Háromszög Oszcillátor Mérése Mérési Útmutató

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

Milyen elvi mérési és számítási módszerrel lehet a Thevenin helyettesítő kép elemeit meghatározni?

Foglalkozási napló a 20 /20. tanévre

Elektronika Előadás. Műveleti erősítők felépítése, ideális és valós jellemzői

ALAPFOGALMIKÉRDÉSEK VILLAMOSSÁGTANBÓL 1. EGYENÁRAM

Feszültségérzékelők a méréstechnikában

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

Jelgenerátorok ELEKTRONIKA_2

Elektronika 2. TFBE1302

11.2. A FESZÜLTSÉGLOGIKA

ANALÓG ÉS DIGITÁLIS TECHNIKA I

EGYENÁRAMÚ TÁPEGYSÉGEK

DIÓDÁS ÉS TIRISZTOROS KAPCSOLÁSOK MÉRÉSE

Teljesítmény-erősítők. Elektronika 2.

Lineáris és kapcsoló üzemű feszültség növelő és csökkentő áramkörök

Elektronika I. Gyakorló feladatok

<mérésvezető neve> 8 C s z. 7 U ki TL082 4 R. 1. Neminvertáló alapkapcsolás mérési feladatai

Elektronika 2. TFBE5302

Elektronika Előadás. Analóg és kapcsolt kapacitású szűrők

DC-DC BUCK ÁTALAKÍTÓ STATIKUS ÉS DINAMIKUS TERHELÉSSEL

Gingl Zoltán, Szeged, :47 Elektronika - Műveleti erősítők

Gingl Zoltán, Szeged, dec. 1

Elektronika Előadás. Műveleti erősítők. Alapkapcsolások műveleti erősítővel.

Foglalkozási napló a 20 /20. tanévre

Analóg elektronika - laboratóriumi gyakorlatok

Gingl Zoltán, Szeged, :44 Elektronika - Diódák, tranzisztorok

Műveleti erősítők. 1. Felépítése. a. Rajzjele. b. Belső felépítés (tömbvázlat) c. Differenciálerősítő

Hobbi Elektronika. Bevezetés az elektronikába: Tápegységek, feszültségstabilizátorok

Villamosságtan szigorlati tételek

1.zh Kösse össze a két oszlop egy-egy összetartozó fogalmát! pozitív visszacsatolás

Elektronika Előadás. Modulátorok, demodulátorok, lock-in erősítők

Erősítő tanfolyam Keverők és előerősítők

FÉLVEZETŐ ESZKÖZÖK II. Elektrotechnika 5. előadás

feszültség konstans áram konstans

Jelkondicionálás. Elvezetés. a bioelektromos jelek kis amplitúdójúak. extracelluláris spike: néhányszor 10 uv. EEG hajas fejbőrről: max 50 uv

Teljesítményerősítők ELEKTRONIKA_2

Számítási feladatok a 6. fejezethez

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

Műveleti erősítők - Bevezetés

Szimmetrikus bemenetű erősítők működésének tanulmányozása, áramköri paramétereinek vizsgálata.

Mûveleti erõsítõk I.

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

Analóg elektronika - laboratóriumi gyakorlatok

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

Négyzetes detektor és frekvencia kétszerező fca 795 szorzó áramkörrel

ELLENŐRZŐ KÉRDÉSEK. Váltakozóáramú hálózatok

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

Példaképpen állítsuk be az alábbi értékek eléréséhez szükséges alkatrészértékeket. =40 és =2

Elektronika 1. (BMEVIHIA205)

feszültség hullámossága csökken, ugyanakkor a hálózat mind erõsebben torzított árammal terhelõdik.

Elektronika Előadás

XI. DIGITÁLIS RENDSZEREK FIZIKAI MEGVALÓSÍTÁSÁNAK KÉRDÉSEI Ebben a fejezetben a digitális rendszerek analóg viselkedésével kapcsolatos témákat

Áramkörszámítás. Nyílhurkú erősítés hatása

Elektronika Előadás. Műveleti erősítők táplálása, alkalmazása, alapkapcsolások

Analóg elektronika - laboratóriumi gyakorlatok

Elektrotechnika 11/C Villamos áramkör Passzív és aktív hálózatok

ÁRAMKÖRÖK SZIMULÁCIÓJA

Elektronika II. 5. mérés

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

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

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Foglalkozási napló a 20 /20. tanévre

7. L = 100 mh és r s = 50 Ω tekercset 12 V-os egyenfeszültségű áramkörre kapcsolunk. Mennyi idő alatt éri el az áram az állandósult értékének 63 %-át?

Az erősítés frekvenciafüggése: határfrekvenciák meghatározása ELEKTRONIKA_2

1.sz melléklet Nyári gyakorlat teljesítésének igazolása Hiányzások

Versenyző kódja: 31 15/2008. (VIII. 13) SZMM rendelet MAGYAR KERESKEDELMI ÉS IPARKAMARA. Országos Szakmai Tanulmányi Verseny

Ideális műveleti erősítő

VÁLTAKOZÓ ÁRAMÚ KÖRÖK

TARTALOMJEGYZÉK. Előszó 9

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

ELKON S-304 autó villamossági mőszer áramköri leírása

ikerfém kapcsoló Eloadás Iváncsy Tamás termisztor â Közvetett védelem: áramvédelem

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Gingl Zoltán, Szeged, :14 Elektronika - Hálózatszámítási módszerek

ÁLTALÁNOS SZENZORINTERFACE KÉSZÍTÉSE HANGKÁRTYÁHOZ

DIGITÁLIS KOMMUNIKÁCIÓ Oktató áramkörök

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

4. Mérés. Tápegységek, lineáris szabályozók

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

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Műveleti erősítők. Előzetes kérdések: Milyen tápfeszültség szükséges a műveleti erősítő működtetéséhez?

Műveleti erősítők alapkapcsolásai A Miller-effektus

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Átírás:

Tantárgy: ANALÓG ELEKTRONIKA Tanár: Dr. Burány Nándor 3. félév Óraszám: 2+2 1 2.4. RÉSZ A NEMLINEÁRIS KAPCSOLÁSOK A cél: az átviteli jelleggörbe nemlineáris részének hasznosítása. A feldolgozandó témák: o a vágó- és a védõ kapcsolások, o a modulátorok és a demodulátorok, o az egyenirányítók, o a feszültségtöbbszörözõ kapcsolások, o a nemlineáris erõsítõk. 2 1

2.4.1.a A VÁGÓ- ÁS VÉDÕ KAPCSOLÁSOK TÚLÁRAMOK KORLÁTOZÁSA Lehetõségek: 1. Ellenállás beiktatása a forrás és a fogyasztó közé: közönséges ellenállás: állandó jelentõs veszteség, goromba korlátozás, NTC ellenállás: induláskor nagy veszteség, melegedés után mérséklõdik, PTC ellenállás: a névleges áramig kis veszteség. 2. Szabályozókörök alkalmazása: bonyolult megoldások, de pontos áramhatár állítható be, a veszteség általában jelentéktelen. 3 2.4.1.b A VÁGÓ- ÁS VÉDÕ KAPCSOLÁSOK TÚLFESZÜLTSÉGEK KORLÁTOZÁSA Használható alkatrészek: varisztorok, diódák, Zener diódák, TVS diódák, túlfeszültség-levezetõ csövek. A módszer: a korlátozó alkatrészt párhuzamosan kötjük a fogyasztóval. A feszültség egy része a soros impedancián (Z) elveszik, amikor a korlátozó alkatrész el kezd vezetni. 4 2

2.4.1.c A VÁGÓ- ÁS VÉDÕ KAPCSOLÁSOK DIÓDÁS VÉDÕKAPCSOLÁSOK A bemeneti jel korlátozása 0 és VCC közé. A kimeneti jel korlátozása 0 és VCC közé induktív terhelés esetén. A mûveleti erõsítõ bemeneti jelének korlátozása V D és +V D közé. http://www.onsemi.com/pub_link/collateral/tnd335-d.pdf 5 2.4.1.d A VÁGÓ- ÁS VÉDÕ KAPCSOLÁSOK DIÓDÁS VÁGÓKAPCSOLÁSOK - ALAPELV A kimeneti jel nem haladhatja meg a V REF +V D értéket, mert áram indul meg és a felesleges feszültség elveszik az ellenálláson. A dióda és a feszültségforrás helyett használható Zener dióda, de ilyenkor a feszültség V D alatti része is levágódik. Ha erre nincs szükség, egy közönséges diódát sorba kell kötni a Zener diódával. 6 3

2.4.1.E A VÁGÓ- ÁS VÉDÕ KAPCSOLÁSOK DIÓDÁS VÁGÓKAPCSOLÁSOK KÜLÖNBÖZÕ JELFORMÁLÁSOK A bemeneti jel V REF alatti részének levágása. A jel vágása mindkét oldalról. 7 2.4.2. A MODULÁTOROK ÉS A DEMODULÁTOROK Moduláció: a jel spektrumának eltolása RF tartományba. Demoduláció: a jel spektrumának visszahozása az alaptartományba. A modulációt és a demodulációt szorzó (keverõ) áramkörökkel végezzük. Három alapelv: o nemlineáris jelleggörbéjû szorzók, o kapcsolóüzemû szorzók, o paraméter változáson alapuló szorzók. 8 4

2.4.2.a A MODULÁTOROK ÉS A DEMODULÁTOROK NEMLINEÁRIS JELLEGGÖRBÉJÛ SZORZÓK ALAPELVEK Négyzetes jelleggörbe esetén, ha a bemenetre a moduláló jel (v m (t)) és a vivõjel (v o (t))összegét vezetjük, a következõ kimenetet kapjuk: y( t) v 2 m ( t) 2v ( t) v ( t) v ( t). Az elsõ és a harmadik tag feleslegesek, de szûréssel könnyen eltávolíthatók. A középsõ tag spektruma a moduláló jel spektrumával egyezik meg, de el van tolva a vivõjel frekvenciájának környékére. A JFET és a MOSFET átviteli jelleggörbéje nagyjából négyzetes. A bipoláris tranzisztor jelleggörbéje exponenciális, de használható négyzetes közelítés. m o 2 o http://web.mit.edu/6.02/www/s2012/handouts/14.pdf 9 2.4.2.b A MODULÁTOROK ÉS A DEMODULÁTOROK NEMLINEÁRIS JELLEGGÖRBÉJÛ SZORZÓK KIVITELEZÉS Elvi megoldás: Tényleges kivitelezés JFET-tel: o a bemeneti jelek ellenállásokon keresztül összegzõdnek, o a kimeneti jel szûrését az L 0 C 0 rezgõkör végzi. 10 5

2.4.2.c A MODULÁTOROK ÉS A DEMODULÁTOROK KAPCSOLÓÜZEMÛ SZORZÓK Magas frekvencián szaggatjuk a jelet négyszögjellel szorozzuk a négyszögjel alapharmónikusa egy szinuszjel. Szimmetrikus kapcsolás: a négyszögjel nem terjed sem a kimenet sem a bemenet felé, de nyitogatja a diódákat. A v m jel szaggatva jut el a kimenetre. 11 2.4.2.d A MODULÁTOROK ÉS A DEMODULÁTOROK PARAMÉTER-VÁLTOZTATÁSON ALAPULÓ SZORZÓK - ALAPELVEK Az egyik jel (pl. a vivõjel) az áramgenerátor áramát befolyásolja. A másik jel (pl. a moduláló jel) a terhelõ ellenállás értékét módosítja. 12 6

2.4.2.e A MODULÁTOROK ÉS A DEMODULÁTOROK PARAMÉTER-VÁLTOZTATÁSON ALAPULÓ SZORZÓK A KIEGYENLÍTETT KEVERÕ A v o jel módosítja a Q3 tranzisztorral megépített áramgenerátor áramát. A Q1 és Q2 tranzisztorokkal megépített differenciálerõsítõ erõsítése lineáris függvénye az áramgenerátor áramának. A differenciál bemenetre hozott v RF jel a v o jel ütemében jobban vagy kevésbé erõsödik. A kimeneten a két jel szorzatát kapjuk (v MF ). http://www.onsemi.c om/pub_link/collater 13 al/mc1496-d.pdf 2.4.3. AZ EGYENIRÁNYÍTÓK - ALAPOK Az egyenirányítók a váltakozó áramokat és váltakozó feszültségeket egyirányúvá alakítják. Félhullámú és teljeshullámú megoldások vannak. Általában diódákkal végezzük az egyenirányítást. Tirisztorok alkalmazásával szabályozható a kimeneti feszültség értéke. https://en.wikipedia.org/wiki/rectifier 14 7

2.4.3.a AZ EGYENIRÁNYÍTÓK A FÉLHULLÁMÚ KAPCSOLÁS OHM-OS TERHELÉS A bemeneti feszültség pozitív félperiódusában folyik csak áram. Ez idõ alatt a kimeneti feszültség megközelítõleg megegyezik a bemeneti feszültséggel (egy diódanyitófeszültséggel kisebb). A negatív félperiódusban a kimeneti feszültség nulla. 15 2.4.3.b AZ EGYENIRÁNYÍTÓK A FÉLHULLÁMÚ KAPCSOLÁS RL TERHELÉS A pozitív félperiódus kezdetén az áram felfutása lassúbb. Az áram egy ideig folyik még a nullaátmenet után is. 16 8

2.4.3.c AZ EGYENIRÁNYÍTÓK A FÉLHULLÁMÚ KAPCSOLÁS RC TERHELÉS Kondenzátorral szûrik (simítják) a kimeneti feszültséget. A kondenzátor kapacitásának növelésével a feszültség hullámossága csökken de a bementi áram mindjobban torzul. 17 2.4.3.c AZ EGYENIRÁNYÍTÓK A FÉLHULLÁMÚ KAPCSOLÁS HÁROMFÁZISÚ BEMENET Fõleg nagyobb teljesítményeknél alkalmazzák. A kimenet sohasem esik a bemeneti szinuszfeszültségek csúcsértékének a fele alá. Kondenzátorral tovább csökkenthetõ a hullámzás a kimeneten. 18 9

2.4.3.d AZ EGYENIRÁNYÍTÓK A TELJESHULLÁMÚ KAPCSOLÁSOK KÖZÉPMEGCSAPOLÁSÚ TRANSZFORMÁTORRAL A két szekundérfeszültségbõl a diódák felváltva mindig a pozitívat vezetik a terhelésre. Itt is alkalmazható RL terhelés és RC terhelés. 19 2.4.3.e AZ EGYENIRÁNYÍTÓK A TELJESHULLÁMÚ KAPCSOLÁSOK A DIÓDAHÍD Nincs szükség transzformátorra. Ma a készülékek többségét így táplálják. Átlósan elhelyezkedõ diódapárok vezetnek. A forrást nem terheljük egyenárammal. Alkalmazhatunk RL és RC terhelést. 20 10

2.4.3.f AZ EGYENIRÁNYÍTÓK A TELJESHULLÁMÚ KAPCSOLÁSOK A HÁROMFÁZISÚ HÍD Nagyobb teljesítményre alkalmas. Külön szûrés nélkül is kicsi a kimeneti hullámzás. A bemenetet nem terheljük egyenárammal. 21 2.4.3.g AZ EGYENIRÁNYÍTÓK A PRECÍZ EGYENIRÁNYÍTÓK FÉLHULLÁMÚ KAPCSOLÁS Kis jeleknél nagy hibát okoz a diódán jelentkezõ feszültségesés az eddig tárgyalt egyenirányítóknál. A negatív visszacsatolásnak köszönhetõen a pozitív félperiódusban a kimeneti jel pontosan megegyezik a bemeneti jellel. Negatív félperiódus esetén a mûveleti erõsítõ kimenete negatív telítésbe vezérlõdik nem jut feszültség a 22 kimenetre. http://www.ti.com/lit/an/sboa068/sboa068.pdf 11

2.4.3.h AZ EGYENIRÁNYÍTÓK A PRECÍZ EGYENIRÁNYÍTÓK TELJESHULLÁMÚ KAPCSOLÁS Pozitív bemenet esetén a jel R kétszer invertálódik: 3 R 5 v O vi R1 R4 Ha minden ellenállásérték azonos: v O =v I. Negatív bemenet esetén az egyenletek: vi v A v A, R5 v 1. R1 R2 R3 R O v A 4 R3 R4 Ha minden ellenállásérték azonos: v O = - v I. 23 2.4.4.a FESZÜLTSÉGTÖBBSZÖRÖZÕ KAPCSOLÁSOK A FESZÜLTSÉGKÉTSZEREZÕ A transzformátoros feszültségnövelés univerzális megoldás, de költséges helyette lehet diódás kapcsolásokat alkalmazni. A pozitív félperiódusban a felsõ kondenzátor töltõdik, a negatívban az alsó. A kimeneti egyenfeszültség megközelítõleg a bemeneti váltófeszültség csúcsértékének a http://www.vishay.com/docs kétszeresével lesz egyenlõ. /88842/anusingr.pdf 24 12

2.4.4.b FESZÜLTSÉGTÖBBSZÖRÖZÕ KAPCSOLÁSOK AZ INVERTÁLÓ KÉTSZEREZÕ A pozitív félperiódusban C1 a bemeneti váltófeszültség csúcsértékére töltõdik. A negatív félperiódusban a bementi feszültség összeadódik a C1 kondenzátor feszültségével: C2 a kétszeres értékre töltõdik. A kimenet a közös földponthoz képest negatív. 25 2.4.4.c FESZÜLTSÉGTÖBBSZÖRÖZÕ KAPCSOLÁSOK NAGY FESZÜLTSÉGEK ELÕÁLLÍTÁSA A bemeneti váltófeszültség több periódusán keresztül az elsõ kondenzátor a bemeneti csúcsérték egyszeresére, a többiek a kétszeresére töltõdnek. A fokozatok számának a növelésével elvileg tetszõleges feszültség állítható elõ. A kimeneti áram rohamosan csökken a fokozatok számának függvényében. 26 13

2.4.5. NEMLINEÁRIS ERÕSÍTÕK - ALAPOK A jelek egyszerû növelésénél lineáris erõsítõ a megfelelõ. Különleges jelfeldolgozásokhoz meghatározott nemlinearitású kapcsolás szükséges. A leggyakrabban alkalmazott nemlineáris erõsítõk logaritmusfüggvényt vagy exponenciális függvényt valósítanak meg. Ezek segítségével lehetséges a jelek szorzása, hatványozása, gyökvonás... 27 2.4.5.a NEMLINEÁRIS ERÕSÍTÕK LOGARITMIKUS ERÕSÍTÕ A kimenet és a bemenet közötti összefüggés: vi vo VT ln RI A dióda illetve a tranzisztor feszültség-áram jelleggörbéjének köszönhetõ ez a viselkedés. A tranzisztor viselkedése jobb. S. http://www.analog.com/ media/en/training- seminars/tutorials/mt- 077.pdf 28 14

2.4.5.b NEMLINEÁRIS ERÕSÍTÕK EXPONENCIÁLIS ERÕSÍTÕ A bemeneti és a visszacsatoló alkatrész cseréjével kapjuk az exponenciális jelleggörbét. Lehetne itt is diódát alkalmazni, de a tranzisztor pontosabb eredményeket ad. Ezek a kapcsolások rendkívüli mértékben hõmérsékletfüggõk. Az integrált megoldásoknál lehetséges automatikus kompenzáció. A nemlineáris jelfeldolgozásoknál ma a digitális megoldásokat helyezik elõtérbe. 29 PERIÓDIKUS JEL VALÓDI EFFEKTÍV ÉRTÉKÉNEK MEGHATÁROZÁSA 15

TERMIKUS RMS-DC ÁTALAKÍTÓ http://www.linear.com/parametric/rms-dc_conversion AZ EFFEKTÍV ÉRTÉK EXPLICIT SZÁMÍTÁSA 16

AZ EFFEKTÍV ÉRTÉK IMPLICIT SZÁMÍTÁSA INTEGRÁLT RMS-DC ÁTALAKÍTÓ AD637 (ANALOG DEVICES) 17

Vége a 2.4. résznek (A NEMLINEÁRIS KAPCSOLÁSOK) 35 18