Elektronika 2 / 6. előadás

1

Elektronika 2 / 6. előadás

• Számpélda a földelt emitteres erősítőre

• RBB’≈0; B=100; g22=10S;

• Munkapont: IC≈IE = 3,1 mA; UCE=4,5V Ut+ = 10V

RC

2 k CC2 = 10

CC1 =10

Rg = 1 kRB 4,7k

ube

ug

RE=3 k CE=100≈

Ut-=-10V

uki RE=10 k

2


• Számított tranzisztor-paraméterek

• rE = UT/IE = 26/3,1 = 8,4 ohm

• h11= rBB’+(1+)rE (1+100)8,4 = 847 ohm

• g21 = h21/h11 = /h11 = 100/0.847 = 118 mS

• Erősítőjellemzők

• Au=-g21Rp=-118(2x10x100)=-193,4 (-196,6)

• Rbe = RB x (h11) = 4,7 x 0.847 = 0,72 k

• Rki ≈ RC x (1/g22) = 2 x 100 k = 1,96 k (2k)

3


• A maximális kimeneti amplitúdó

AC munkaegyenes, RAC = RC x RL = 5/3 kIC, mA

4

2

munkapont

DC munkaegyenes, RDC = RC + RE = 5 k

10 20UCE, V

UCE max ≈ 4,5 V 20= Ut+-Ut-

4


• FE fokozat emitter-köri visszacsatolással

• Egyenértékű (redukált) tranzisztor

• A g21* és g11* paraméterét kiszámítása

CiC

iB

B

uB

uB*RE

iE

E*

CiC

B

iB

uB*

E*iE

E

5


• A számpélda folytatása • Az új tranzisztor-paraméterek

• g21*=g21/(1+g21 RE)=118/(1+118·3)=0,33mS

• 1/g11*=(1/g11)(1+g21RE)=0,847(1+118·3)=300 k

• Au*=-g21Rp/(1+g21RE) = -197/(1+118·3)=-0,555

• Megjegyzés: ha g21RE >>1: Au ≈ -Rp/RE

• Rbe*=RBx(1/g11*)=4.7 x 300≈4,7k

• Rki*≈RC=2 k

6


• Földelt kollektoros erősítő (FK)

• Csatolókondenzátorok• Várható erősítés

Rt RE

RB

RgCC1

ugube

uki

CC2

Ut+

Ut-

7


• A redukált tranzisztor paraméterei (g22 = 0)

• A kimeneti feszültség és belőle a feszültségerősítés számítása („E-követő”)

• A bemeneti ellenállás

• A kimeneti ellenállás

• „Puffer-erősítő”

• A 7. héten: kevés új anyag + 1. ZH

8


ZH minta (2012-ből)

• 1.) Vezesse le az ábrán (balra) látható áramtükör relatív hibáját az ideális egységnyi áramátviteli tényezőhöz képest, feltéve, hogy a tranzisztorok egyformák (áramerősítési tényezőjük: B).

Ibe Iki = IC

2IB

IC

IB IB

9


• Megoldás• Iki = Ibe – 2IB =…= Ibe (1 -2/[2+B] )• A relatív hiba = -2/[2+B] (kb. -2%)• 2.) Adjon választ a visszacsatolt erősítőkre

vonatkozó következő kérdésekre. • A. Mi a hatása a soros feszültség-

visszacsatolásnak a feszültségerősítésre, az áramerősítésre, a bemeneti és a kimeneti ellenállásra (válaszoljon összefüggések matematikai megadásával, vagy minőségileg helyes megállapításokkal, pl. nem változik, nő, csökken stb.)? (7 pont)

10


• Megoldás:• Au

*= Au /(1+H) (csökken)• Ai

*= Ai (változatlan)• Rbe* = (1 + H)Rbe (nő)• Rki* = Rki/(1 +abeHü) (csökken)• B. Mit nevezünk nyílthurkú erősítésnek,

zárthurkú erősítésnek és hurokerősítésnek. (Rajzoljon tömbvázlatot a visszacsatolásról, és azzal szemléltesse válaszát) (7)

11


• Megoldás

• Nyílt hurkú erősítés: A = Jk/J1

• Zárt hurkú erősítés: A* = Jk/Jb

• Hurokerősítés: H = Aß

Jk

A

ß

Jf=ßJk

JbJ1

+

-

12


• C. Rajzolja fel egy olyan hurokerősítés Nyquist diagramját, amelynek 45-os fázistartaléka van. (6)

Im[H]

Re[H]

-1-1φ=45˚

13


• 3.) Határozza meg az adott kapcsolásban a tranzisztor munkaponti adatait (IC, UCE), ha a bázisáram elhanyagolható.

• Megoldás:

1.UC = US – (IC + I1)RC = I1(R1 + R2)

2. IC = IE = (I1R1 – 0,6)/RE

Megoldva: IC = 0,412 mA; UCE = 4,74 V

US = 10 V

RC = 10 kR2 = 70 k

I1IB

RE = 1,4 kR1= 20 k

IC

UCE

14


• 4.) Adott egy földelt emitteres erősítőfokozat kapcsolása. Rajzolja fel a váltakozófeszültségű helyettesítő képét és ennek alapján írja fel a feszültségerősítés, a bemeneti és a kimeneti ellenállás kiszámítására szolgáló összefüggéseket

Ut+

RC

CC1

CC2

Rg

ube

ug

RB

RE

Ut-

CE

uki Rt

15


• Megoldás• A váltakozófeszültségű helyettesítő kép:

• Au = – g15uBRp/uB = – g21Rp • Rbe = RB x (1/g11)• Rki = RC x (1/g22)

Rg ibe B C iki

ug ube RB uB g11 g21uB g22 RC uki Rt

Rp = RC x Rt x (1/g22) E

16


• 5.) Adott egy visszacsatolt erősítő hurokerősítésének amplitúdó-menete három törésponttal (használja e feladatlapon megadott ábrát a b), c), d) és f) kérdés megválaszolásához).

• a.) Írja fel a hurokerősítés analitikus kifejezését. (3 pont)

• b.) Rajzolja meg minőségileg helyesen a fázismenetet, és mutassa meg, hogy az erősítő instabil. (3)

17


• c.) Hajtson végre frekvencia-kompenzációt 45º-os fázistartalékra az 1 töréspont pólussemlegesítéses balra tolásával: írja fel a kompenzáló tag átvitelének analitikus kifejezését, rajzolja fel Bode-diagramját és határozza meg törésponti frekvenciák helyét. (5)

• d.) Rajzolja fel a kompenzált hurokerősítés eredő Bode-diagramját (amplitúdó- és fázismenetét). (3)

18


• e.) Hogyan valósítható meg a kompenzáló áramkör (csak a kapcsolási rajz)? (3)

• f.) Hol van a kompenzált visszacsatolt erősítő felső határfrekvenciája? (3)

• Megoldás • a.) táblán• b.) Az amplitúdó-menet 0 dB-es pontjánál

(3-nál) a fázistolás –180º alatt van („negatív fázistartalék”), ezért instabil az erősítő (lásd ábra)

19


• c.)H, dB

H0

0

0

-20 dB/D-40 dB/D

(log) 1

* 1 2 3

H

0º

–90º

–180º

–270º

-60 dB/D

20


• c.) A balra tolt 1 töréspontot 1* jelöli: 1* = 2/H0 . A kompenzáló tag átvitele: táblán.

• d.) A kompenzált hurokerősítés amplitúdó- és fázismenetét az ábrán - . - . - vonal jelöli.

• e.)

• f.) A visszacsatolt erősítő felső határfrekvenciája ott van, ahol a kompenzált hurokerősítés amplitúdó-menete metszi a 0 dB tengelyt, vagyis: hf = 2.

R1 Rc

Cc

R2

Documents

Elektronika 2 / 6. előadás