ANALOGNA ELEKTRONIKAANALOGNA ELEKTRONIKA

Peto predavanjePeto predavanjeVanr. prof. dr Abdulah Akšamović, dip.ing.el.

1

Uticaj RUticaj Rpp i Ri Rgg na rad pojačavačana rad pojačavača

Pojačavači koji se projektuju za širu upotrebu se u pravilu analiziraju bezpoznatog opterečenja i bez poznavanja parametara ulaznog signala.

Dobijeni parametri pojačavača: Zul, Zizl, Au, pošto ne zavise od izvora signala,niti od opterečenja, imaju karakter parametara samog pojačavača, odnosnoovisni su samo od strukture pojačavača.

Ovakav pojačavač se ekvivalentira sljedećom šemom:

2

ulZizlZ

u ulA u⋅ulu izlu

RRp p ,R,Rgg

ulZizlZ

u ulA u⋅ulu izluPR

0 ( )u ul pizl

uul ul izl p

pu

izl p

A u RuA

u u Z R

RA

Z R

⋅= = =

+

=+

Au0 – naponsko pojačanje sa uključenim opterečenjemAu – naponsko pojačanje bez opterečenja

Zulg – Ulazna impedansa sa uključenim generatorom

3

ulZizlZ

u ulA u⋅ulu izlugu

gRlgu ul g

ulul g

ul g

izl u ulug

g g

ulu

ul g

Z Z R

Zu u

Z R

u A uA

u u

ZA

Z R

= +

=+

⋅= = =

=+

Zulg – Ulazna impedansa sa uključenim generatoromZu – Ulazna impedansa bez uključenog generatoraAug – Naponsko pojačanje sa uključenim generatorom

Istovremeno djelovanje RIstovremeno djelovanje Rpp i Ri Rgg

ulZizlZ

u ulA u⋅ulu izlugu

gR

pR

ulug u

ul g

ZA A

Z R=

+

0p

u uizl p

RA A

Z R=

+

4

0p pul

u g ug uizl p ul g izl p

R RZA A A

Z R Z R Z R= =

+ + +

0

izl

p g ulizl izli g

gul g p

g ul

g ul p g ulul uluog u u

p ul g izl p p izl p

u

R R Zi uA

ui u R

R Z

R Z R R ZZ ZA A A

R Z R Z R R Z R

+= = = =

+

+ += = =

+ + +

Primjer 20. Dat je pojačavač sljedećom slikom. Vrijednosti elemenata su: R1=47k, R2=12k,Re=330Ω, Rc=1k2, β=220, Ec=12V. Potrebno je:

R1

Re

Ec

C

C

R2

Rc

5

Odrediti naponsko pojačanje, strujno pojačanje, pojačanje snage, vlastitu potrošnjupojačavača. Na ulaz se dovodi signal iz generatora čiji je unutrašnji otpor 100 Ω. Na izlazuje spojeno opterečenje od 470 Ω.Odrediti opseg promjene ulaznog signala tako da pojačavač proizvodi zanemarivo maloizobličenja.

dc režimdc režim

1 1 2 2

2 2

1 2

c

be e e

b

b c e

c b

E I R I R

I R U I R

I I I

I I I

I Iβ

= += +

= ++ === + +

R1

Ec

Rc

Sistem rješavamo po Ic, Uce, I1

1

4,9

4,48

208

c

ce

I mA

U V

I Aµ

==

=

6

0,6c c c e e ce

be

E I R I R U

U V

= + +=

Re

R2

1 208I Aµ=

1

25 255

4,93

( ) 61,296

eeQ

o bat c c c

mV mVr

I mA

P I E I I E mW

= = = Ω

= = + =

ac režimac režimR1

Re

Ec

R2

Rc

7

re

Rc

b c

eR1

Re

R2

1 R 5 330 335e e er r= + = + = Ω

1 2 1( ) 8421ul eZ R R rβ= = Ω

1 2izl cZ R k= =

1

12003,58

335izl c

uul e

u RA

u r= = − = − −

*Strujno pojačanje ne računamo, jer nam je od interesa tek kada priključimo opterečenja. U principumože se izračunati uzimajući da je izlazna struja, struja koja prolazi kroz Rc

Uticaj parametara izvora ulaznog signala i Uticaj parametara izvora ulaznog signala i opterečenjaopterečenja

ulZizlZ

u ulA u⋅ulu izlugu

gR

pR

8421 8203,58 1, 43pul

RZA A= = − = −

8

08421 820

3,58 1, 438421 100 1200 820

pulu g u

ul g izl p

RZA A

Z R Z R= = − = −

+ + + +

08421

3,58 14,921200 820

izl uli g u

ul izl p

i ZA A

i Z R= = = − = −

+ +

( )

0

22

0 21, 24

izl izl izl izl izli g

gul g ulg p

g ul

g ul g ulizlu g

g p p

p u i u uP

up u iu R

R Z

R Z R ZuA

u R R

⋅ ⋅= = = =

⋅⋅ ⋅

+

+ += = =

( )ceU V

( )cI mA

12

14,68 127,84

1200 330c

czsc e

E VI mA

R R= = =

+ +

1214,68

487 330c

czdc p e

E VI mA

R R R= = =

+ +

7,84

4,49

4,48

127,84c

czsE V

I mA= = =

6,34

9

7,841200 330

cczs

c e

I mAR R

= = =+ +

Kod ac moda rada radna prava uzima paralelnu vezu Rp i Rc .Jedina zajednička tačka statičkog i dinamičkog radnog pravca je Q (IcQ, UceQ).Tačku po naponu Uce u kojoj u dinamičkom režimu struja Ic postaje nula određujemo iz proporcije sa gornjeg dijagrama:

Sada je:

Iz čega slijedi:

6,34ceQ

czd czd cQ

Uxx V

I I I= ⇒ =

−

(6,34 4,48) 1,86ceU V V∆ = − =

1,861,3

1,43ced

gmu

Uu V

A

∆= = =

Primjer 21. Dat je pojačavač sljedećom slikom. Vrijednosti elemenata su: R1=47k, R2=12k,Re=330Ω, Rc=1k2, β=220, Ec=12V. Potrebno je:

R1

Re

Ec

C

C

Ce

R2

Rc

10

Odrediti naponsko pojačanje, strujno pojačanje, pojačanje snage, vlastitu potrošnjupojačavača. Na ulaz se dovodi signal iz generatora čiji je unutrašnji otpor 100 Ω. Na izlazuje spojeno opterečenje od 470 Ω.Odrediti opseg promjene ulaznog signala tako da pojačavač proizvodi zanemarivo maloizobličenja.

dc režim dc režim –– sve isto kao u prethodnom sve isto kao u prethodnom primjeruprimjeru

1 1 2 2

2 2

1 2

c

be e e

b

b c e

c b

E I R I R

I R U I R

I I I

I I I

I Iβ

= += +

= ++ === + +

R1

Ec

Rc

Sistem rješavamo po Ic, Uce, I1

1

4,9

4,48

208

c

ce

I mA

U V

I Aµ

==

=

11

0,6c c c e e ce

be

E I R I R U

U V

= + +=

Re

R2

1 208I Aµ=

1

25 255

4,93

( ) 61,296

eeQ

o bat c c c

mV mVr

I mA

P I E I I E mW

= = = Ω

= = + =

ac režimac režimR1

Ec

R2

Rc

12

1 2( ) 986, 48ul eZ R R rβ= = Ω

1 2izl cZ R k= =

1200240

5izl c

uul e

u RA

u r= = − = − = −

b c

e

R1 Rc

erβ

Uticaj parametara izvora ulaznog signala i Uticaj parametara izvora ulaznog signala i opterečenjaopterečenja

ulZizlZ

u ulA u⋅ulu izlugu

gR

pR

986, 48 820240 88, 45pul

RZA A= = − ⋅ = −

13

0986, 48 820

240 88, 45986, 48 100 1200 820

pulu g u

ul g izl p

RZA A

Z R Z R= = − ⋅ = −

+ + + +

0986, 48

240 117, 21200 820

izl uli g u

ul izl p

i ZA A

i Z R= = = − ⋅ = −

+ +

( )

0

22

0 10361

izl izl izl izl izli g

gul g ulg p

g ul

g ul g ulizlu g

g p p

p u i u uP

up u iu R

R Z

R Z R ZuA

u R R

⋅ ⋅= = = =

⋅⋅ ⋅

+

+ += = =

Višestepeni tranzistorski pojačavačiVišestepeni tranzistorski pojačavači

U praktičnim aplikacijama jednostepeni pojačavač, najčešće ne zadovoljava potrebe aplikacije

Zato se rješenje postiže kombiniranjem više pojačavača

Pojačavači se vezuju redno

Redna veza može sadržavati više pojačavača istog tipa ili Redna veza može sadržavati više pojačavača istog tipa ili kombinirati pojačavače različitih tipova

14

Au1

Zul=Zul1 Zizl1

Au2

Zul2 Zizl2

Aun

Zuln Zizln= Zizl

uul Rp,uizl

+ +

- -

Dvostepeni tranzistorski pojačavač Dvostepeni tranzistorski pojačavač sastavljen od pojačavača u spoju ZEsastavljen od pojačavača u spoju ZE

Izlazni signal nije invertovan, došlo je do značajnog povečanjanaponskog pojačanja pojačavača, Zul odgovara ulaznom otporuprvog stepena, a Zizl odgovara izlaznom otporu drugog stepena.

Au1 Au2uul uizl

+ +Au12

15

Zul=Zul1 Zizl1 Zul2 Zizl2

- -

Zul1 Zizl2

' '1 212 1 2 2 1

1 1 2

' 1 1 2 21 1

1 2 1 2

' 2 12 2

1 1

( )

izl izl izl ulu u u u u

ul izl ul izl ul

izl u ul ul ulu u

ul ul izl ul izl ul

izl u izlu u

izl izl

u u u ZA A A A A

u u u Z Z

u A u Z ZA A

u u Z Z Z Z

u A uA A

u u

= = = ⋅ =+

⋅= = =

+ +⋅

= = =

Primjer 22. Data je veza dva pojačavača u spoju sa ZE. Vrijednosti parametara pojačavačasu: Au=-80, Zul= 2k2, Zizl=1k2. Potrebno je odrediti parametre ovakve veze.Ako je vrijednost unutrašnjeg otpora generatora 220Ω i vrijednost opterečenja 1k5 odreditiAu i Ai.

Au=-80Zul=2k2Zizl=1k2

Au=-80Zul=2k2Zizl=1k2

0.22

1.5

16

212 2 1

1 2

2200( 80) ( 80) 4141

1200 2200ul

u u uizl ul

ZA A A

Z Z= = − ⋅ − ⋅ =

+ +

02200 1500

4141 2091, 412200 220 1200 1500

pulu g u

ul g izl p

RZA A

Z R Z R= = =

+ + + +

02200

2091, 41 17041200 1500

uli g u

izl p

ZA A

Z R= = =

+ +

Primjer 22. Data je veza dva pojačavača jednog u spoju ZC a drugog u spoju sa ZE.Vrijednosti parametara pojačavača su: Au=1, Zul= 50k, Zizl=20Ω Au=-80, Zul= 2k2, Zizl=1k2.Potrebno je odrediti parametre ovakve veze.Ako je vrijednost unutrašnjeg otpora generatora 220Ω i vrijednost opterečenja 1k5 odreditiAu i Ai.

Au=-80Zul=2k2Zizl=1k2

Au=1Zul=50kZizl=20Ω

0.22

1.5

17

212 2 1

1 2

50000( 80) 1 78, 22

1200 50000ul

u u uizl ul

ZA A A

Z Z= = − ⋅ ⋅ = −

+ +

02200 1500

78, 22 70,172200 220 20 1500

pulu g u

ul g izl p

RZA A

Z R Z R= = − = −

+ + + +

02200

78, 22 113, 2120 1500

uli g u

izl p

ZA A

Z R= = − = −

+ +

Darlingtonov spojDarlingtonov spoj

C

B

1b bI I=

I I=

1 bIβ

1 1erβ

1 2 bIβ β

18

E

2 2 2 1 2 1 1 2 1e b e b bI I I I Iβ β β β β β= = = =

1 2e bI I=

2e eI I=1 2 2erβ β

1 2

22

22( 1)

ul e

c b bi

b b

Za vrijedi

Z r

i I IA

i I

β β β

β

β β β β β

= =

=

+= = = + ≈

Priključenje velikog tereta na naponsko Priključenje velikog tereta na naponsko pojačalopojačalo

C

B

Ec Ec

R11 Rc1

C

C

R12

19

E

R21 Re1

C

R22

Re2 Rp

Af analiza pojačavačaAf analiza pojačavača

u

m

A

A

20

df gf (log )f aritamska skala

ϕ

df gf (log )f aritamska skala

NF analiza BJT pojačala NF analiza BJT pojačala –– donja granična donja granična frekvencijafrekvencija

R1

Ec

C

CRc

C

1R 2R erβ

21

Re Ce

R2

C

ulZ1 2( )ul eZ R R rβ=

1 1

2 2dul

f NF filter uticaj sprežnog kondenzatoraRC Z Cπ π

= = =

Emiterski kondenzator Ce gledano sa ulaza manifestuje se sa Xc koje je za βuvećano, odnosno pri istom Ce i C donja frekvencija se podiže za β.

1

2 2dul

f NF filter uticaj emiterskog kondenzatoraRC Z C

βπ π

= = =

VF analiza VF analiza -- gornja granična frekvencijagornja granična frekvencija

22

1 1

2 2gul e

fRC Z Cπ π

= =

Cwi kapacitet ulaznih vodova prema masiCMi -Kapacitet koji formira Milerov efekat, kod negativnog pojačanja kapacitet između ulaznih i izlaznih stezaljki se množi sa faktorom pojačanja

23

1 1

2 2gul e

fRC Z Cπ π

= =