Az erősítés frekvenciafüggése: határfrekvenciák meghatározása ELEKTRONIKA_2
TEMATIKA A kapacitív ellenállás. Váltakozó áramú helyettesítő kép. Alsó határfrekvencia meghatározása. Felső határfrekvencia meghatározása. 2012.03.22. Dr. Buchman Attila 2
ÖSSZEFOGLALÓ Csak az ideális erősítő erősítése független a jel frekvenciájától. Valójában az erősítési tényező a frekvenciával arányosan csőken. 2012.03.22. Dr. Buchman Attila 3
ÖSSZEFOGLALÓ Olyan áramköri elemek felhasználásával amelyek paraméterei frekvenciafüggőek az erősítés frekvenciamenete befolyásolható. Például a kondenzátor kapacitív ellenállása a frekvenciával arányosan csökken. Kondenzátorokat alkalmazhatunk egy alsó határfrekvencia beiktatásához. 2012.03.22. Dr. Buchman Attila 4
ÖSSZEFOGLALÓ Uki Alsó határfrekvencia: a beiktatása szándékos! Felső határfrekvencia: befolyásolható de elkerülhetetlen! 2012.03.22. Dr. Buchman Attila 5
A kapacitív ellenállás Ha a feszültség szinuszos: u U e jt i jcu e jt jc u áramkőr A kapacitív ellenállás 2012.03.22. X C u 1 i jc 2f C u i C i du dt 6
A kapacitív ellenállás A kapacitív ellenállás fogalmát úgy lehet értelmezni hogy ha az adott áramkörben ω körfrekvenciájú szinuszos áram folyik akkor a C kapacitású kondenzátor egy valami áramkőr 1 X C C C i értékű ellenállásként viselkedik és a feszültséget az áramhoz viszonyítva 90 fokkal késlelteti 2012.03.22. u i C du dt 7
A kapacitív ellenállás A kapacitív ellenállás frekvencia menete C=1μF esetében 2012.03.22. 8
A kapacitív ellenállás A kapacitív ellenállás frekvencia menete C=1μF esetében (logaritmikus frekvencia lépték) 2012.03.22. 9
A kapacitív ellenállás 159.235Ω A kapacitív ellenállás frekvencia menete C=1μF esetében (logaritmikus koordináta rendszer) 1Hz 2012.03.22. 10
Példa: Mekkora az ábrán látható kondenzátorok kapacitív ellenállása 1kHz frekvenciájú jel esetében? 2012.03.22. Dr. Buchman Attila 11
Megoldás: 1μF@1Hz 160kΩ 1μF@1kHz 160Ω C [μf] Xc @ 1kHz [Ω] 0,1 1600 0,22 720 1 160 2 80 22 7,2 100 1,6 2000 0,08 2012.03.22. Dr. Buchman Attila 12
Váltakozó áramú helyettesítő kép A szuperpozíció elv alapján az egyenáramú tápfeszültséget nullázzuk: V S 0 2012.03.22. Dr. Buchman Attila 13
Váltakozó áramú helyettesítő kép 160 0,08 7,2 80 720 2012.03.22. Dr. Buchman Attila 14
Váltakozó áramú helyettesítő kép Ez a kép csak középfrekvencián (az átvitt frekvenciasávban) érvényes. A 150k 1 4,7k 30 Hogyan lehet meghatározni e sáv határait? 2012.03.22. Dr. Buchman Attila 15
Határfrekvenciák Azok a frekvenciák ahol az áramkőr erősítése lényegesen változik. A frekvenciafüggő viselkedést a kondenzátorok okozzák. Mindegyik kondenzátor befolyását külön elemezzük. Azt próbáljuk eldönteni mekkora ellenállás van az adott kapacitással párhuzamosan kötve. 2012.03.22. Dr. Buchman Attila 16
Példa: a kimeneti csattoló kondenzátor által bevitt határfrekvencia 1 f1 ; R 4; C 2000F; f1 20Hz 2RC 2012.03.22. 17
A visszacsatolás mértékét szabályozó kondenzátor hatása 1 f2 ; R 2 5 2RC 150 4,7k; C 2F; f 0, Hz 2012.03.22. 18
A bemeneti csattoló kondenzátor hatása 1 f3 ; R 100k; C 1F ; f3 1, 5Hz 2RC 2012.03.22. 19
Az alsó határfrekvencia Mindhárom kondenzátor felül-áteresztő hatást gyakorol f1=20hz, f2=0,5hz, f3=1,5hz Mekkora az alsó határfrekvencia? Az adott esetben 20Hz. Általában: f H max f, f, 1 2 f 3 2012.03.22. Dr. Buchman Attila 20
A felső határfrekvencia Maga az integrált áramkör határolja a magas frekvenciájú erősítést. Természetesen külső beavatkozás is lehetséges. Mindenképen ismerni kell az integrált áramkőr transzferkarakterisztikáját. Ezt az adatlapból lehet megtudni. 2012.03.22. Dr. Buchman Attila 21
Példa:TDA 2030 transzferkarakterisztikája Túlságosan nagy (200kHz) 2012.03.22. Dr. Buchman Attila 22
Külső kompenzálás Magas frekvencián az R5 ellenállás párhuzamosan csatlakozik a visszacsatoló ellenálláshoz így az erősítést csökkenti. 2012.03.22. Dr. Buchman Attila 23
Ugyanaz a példa, két tápfeszültséggel Két tápfeszültség esetében a bemeneti feszültségosztó elmarad!! 2012.03.22. Dr. Buchman Attila 24
Tápfeszültség és teljesítmény P U MAX kimax 2U TÁP 1 2 U R U 2 kimax TÁP 4 L P MAX Még egy előny: A nagyméretű és viszonylag drága (és időben értékét változtató) kimeneti kondenzátor, két tápforrás esetében nem szükséges 2012.03.22. Dr. Buchman Attila 25
Példa: Elosztó előerősítő TL084 négy műveleti erősítő egy tokban 2012.03.22. Dr. Buchman Attila 26
Egyenáramú analízis Vki=Vx=Vcc/2 Vx Vx x x Vki Vx Feszültség osztó 2012.03.22. Dr. Buchman Attila 27
Váltakozó áramú analízis 100kΩ bemeneti ellenállású noninvertáló erősítő Vki=11 Vbe 2012.03.22. Dr. Buchman Attila 28
Határfrekvenciák Alsó határfrekvencia: Leg kisseb időállandójú RC áramkőr f R C f 3 3 1 2RC 100k 1F 1,5 Hz Felső határfrekvencia: Az IC adatlapból 2012.03.22. Dr. Buchman Attila 29
Adatlap B1x1=3MHz B10x10=3MHz B10=0,3MHz 2012.03.22. 30
A felső határfrekvencia B10 B1 2012.03.22. 31
Köszönöm a figyelmet! 2012.03.22. 32