Upload
lamnga
View
220
Download
2
Embed Size (px)
Citation preview
MUNKAANYAG
A koumlvetelmeacutenymodul megnevezeacutese
Elektronikai aacuteramkoumlroumlk tervezeacutese dokumentaacutelaacutesa
Meacuteszaacuteros Mikloacutes
Elektronikai aacuteramkoumlroumlk alapjai II
A koumlvetelmeacutenymodul szaacutema 0917-06 A tartalomelem azonosiacutetoacute szaacutema eacutes ceacutelcsoportja SzT-038-50
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
1
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
ESETFELVETEacuteS ndash MUNKAHELYZET
Uacutej munkahelyeacutenek profilja gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők tervezeacutese meacuteretezeacutese eacutes műkoumldteteacutese A teacutenyleges munkaveacutegzeacutes előtt reacuteszt kell vennie egy speciaacutelis szakmai tanfolyamon amelynek beleacutepeacutesi felteacutetele a bipolaacuteris eacutes unipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett erősiacutetőfokozatok munkapontbeaacutelliacutetaacutesi megoldaacutesainak vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőinek az ismerete Az alaacutebbiakban segiacutetseacuteget kaphat a meacuteretezeacutesi alapok elsajaacutetiacutetaacutesaacutehoz felfrissiacuteteacuteseacutehez Tanulmaacutenyozza az alaacutebbi szakmai informaacutecioacutekat s oldja meg az oumlnellenőrző feladatokat
SZAKMAI INFORMAacuteCIOacuteTARTALOM
BEVEZETŐ A gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők meacuteretezeacuteseacutehez elengedhetetlen az erősiacutetők feleacutepiacuteteacuteseacutenek belső kapcsolatrendszereacutenek a megismereacutese Az elviekben elkeacutepzelt sztatikus uumlzemmoacuted megismereacutese vezet a műszaki gyakorlat dinamikus uumlzemmoacutedjaacutenak a tisztaacutezaacutesaacutehoz Egy erősiacutető fokozat műkoumldteteacuteseacutehez munkapont beaacutelliacutetaacutes szuumlkseacuteges Az elektronikai gyakorlatban a munkapont beaacutelliacutetaacutest aacuteltalaacuteban egy taacutepegyseacutegről biztosiacutetjaacutek kuumlloumlnboumlző eacuterteacutekű ellenaacutellaacutesok beiktataacutesaacuteval Az aktiacutev elemelemek parameacuteterei eacutes a kapcsoloacutedoacute ellenaacutellaacutesok megszabjaacutek az erősiacutetők vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőit Az erősiacutető frekvencia-aacutetviteleacutet csatoloacute- hidegiacutető- szereleacutesi- szoacutert- eacutes reacuteteg-kapacitaacutesok is befolyaacutesoljaacutek Az erősiacutetők meacuteretezeacutese alapvetően munkapont beaacutelliacutetaacutest eacutes vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzők meghataacuterozaacutesaacutet jelenti A meacuteretezeacutest megkoumlnnyiacuteti az aktiacutev elem illetve a teljes erősiacutető neacutegypoacutelusos helyettesiacutető keacutepeacutenek a felrajzolaacutesa A meacuteretezeacutes veacutegrehajtaacutesa utaacuten lehet az erősiacutető aacuteramkoumlrt oumlsszeaacutelliacutetani eacutes a gyakorlatban igen sokfeacutele ceacutelra alkalmazni
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
2
ERŐSIacuteTŐFOKOZATOK MUNKAPONT BEAacuteLLIacuteTAacuteSA Az elektronika legalapvetőbb aktiacutev elemei a bipolaacuteris eacutes a teacutervezeacuterleacutesű tranzisztorok A 3 kivezeteacutessel rendelkező eszkoumlzoumlket az erősiacutető alapkapcsolaacutesokban az egyik elektroacuteda bemenet - kimenet koumlzoumltti koumlzoumlsiacuteteacuteseacutevel neacutegypoacuteluskeacutent kezeljuumlk A tranzisztorok feleacutepiacuteteacuteseacutenek műkoumldeacuteseacutenek tulajdonsaacutegainak eacutes jelleggoumlrbeacuteinek ismereteacuteben kimondhatoacute hogy ezek az aktiacutev alapelemek aacuteramkoumlroumlkben erősiacutetőelemkeacutent eacutes kapcsoloacuteelemkeacutent egyaraacutent alkalmazhatoacutek Az aktiacutev eszkoumlzoumlk műkoumldteteacuteseacutenek vezeacuterleacuteseacutenek előfelteacutetele az egyenaacuteramuacute felteacutetelek biztosiacutetaacutesa azaz a munkapont beaacutelliacutetaacutesa
Munkapont az eszkoumlz egyenaacuteramuacute uumlzemi koumlruumllmeacutenyeit biztosiacutetoacute oumlsszetartozoacute egyenaacuteram-egyenfeszuumlltseacuteg eacuterteacutekek Grafikusan a jelleggoumlrbeacuteken oumlsszetartozoacute egyenaacuteram-egyenfeszuumlltseacuteg eacuterteacutekpaacuter aacuteltal meghataacuterozott pont
Munkapont beaacutelliacutetaacutes a műkoumldteteacutes vezeacuterleacutes alapfelteacutetelekeacutent az aktiacutev eszkoumlz bemeneti eacutes kimeneti kapcsaira megfelelő egyenfeszuumlltseacutegek biztosiacutetaacutesa
Vezeacuterleacutes az egyenfeszuumlltseacutegekkel beaacutelliacutetott munkapontuacute aktiacutev elem bemeneteacutere műkoumldtető vaacuteltakozoacute jel kapcsolaacutesa Vezeacuterleacutes hataacutesaacutera a munkapont mozgaacutest veacutegez a jelleggoumlrbeacuten
Az 1 aacutebraacuten a tranzisztorok aacutetviteli karakterisztikaacutein kuumlloumlnboumlző munkapont beaacutelliacutetaacutesok tanulmaacutenyozhatoacutek
1 aacutebra Műkoumldeacutesi tartomaacutenyok eacutes munkapontok a tranzisztorok transzfer karakterisztikaacutein
A bipolaacuteris eacutes az unipolaacuteris tranzisztor transzfer jelleggoumlrbeacuteje egyaraacutent keacutet tartomaacutenyra bonthatoacute
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
3
Lineaacuteris tartomaacuteny (I) rarr az aktiacutev elem aacuterama egyenesen araacutenyos a vezeacuterlő feszuumlltseacuteg időbeni vaacuteltozaacutesaacuteval Az M1 munkapont koumlrnyezeteacuteben az aktiacutev elem lineaacuterisan műkoumldik Ebben a tartomaacutenyban az aktiacutev elem alakhű erősiacuteteacutesre alkalmazhatoacute
Nemlineaacuteris tartomaacuteny (II) rarr az aktiacutev elem aacuterama nem egyenesen araacutenyos a vezeacuterlő feszuumlltseacuteg időbeni vaacuteltozaacutesaacuteval Az M2 munkapont koumlrnyezeteacuteben az aktiacutev elem nemlineaacuterisan műkoumldik Az ilyen elhelyezeacutesű munkapontot leginkaacutebb kapcsoloacuteeszkoumlzoumlkneacutel hasznaacuteljaacutek ki
A 2 aacutebra bemutatja mindkeacutet munkapont beaacutelliacutetaacutesnaacutel egy bipolaacuteris tranzisztor jelaacutetviteleacutet
2 aacutebra Bipolaacuteris tranzisztor vezeacuterleacutese lineaacuteris eacutes nemlineaacuteris uumlzemmoacutedban
Laacutethatoacute hogy az M1 munkapont koumlruumlli szakaszon vezeacuterelt erősiacutető lineaacuterisan viszi aacutet a jelet Az M2 munkapont alkalmazaacutesaacutenaacutel a kimeneti jel eltorzul a jelaacutetvitel nemlineaacuteris
1 Sztatikus uumlzemmoacuted
Sztatikus uumlzemmoacutedban a bemeneti vezeacuterleacutes hataacutesaacutera csak az aktiacutev eszkoumlz kimeneti aacuterama vaacuteltozik a kimeneti feszuumlltseacutege aacutellandoacute marad Ilyenkor az aktiacutev elem kimeneti koumlreacuteben roumlvidzaacuter van Neacutegy feacutele munkapont beaacutelliacutetaacutes lehetseacuteges attoacutel fuumlggően hogy a munkapontot az aktiacutev elem aacutetviteli karakterisztikaacutejaacutenak melyik reacuteszeacutere aacutelliacutetjuk be
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
4
A osztaacutelyuacute beaacutelliacutetaacutes (MA) munkapont elhelyezeacutes a lineaacuteris szakaszon s vezeacuterleacuteskor a munkapont veacutegig a lineaacuteris szakaszon mozog Az aktiacutev elem a vezeacuterlő jel mindkeacutet feacutelperioacutedusaacuteban lineaacuterisan műkoumldik
B osztaacutelyuacute beaacutelliacutetaacutes (MB) munkapont elhelyezeacutes a lezaacuteraacutesi pontban s vezeacuterleacuteskor a munkapont a jelleggoumlrbe mindkeacutet tartomaacutenyaacuteba aacutetkeruumll Ilyenkor az aktiacutev elem csak a vezeacuterlő jel egyik feacutelperioacutedusaacuteban műkoumldik erősiacutető elemkeacutent
AB osztaacutelyuacute beaacutelliacutetaacutes (MAB) munkapont elhelyezeacutes az MA eacutes MB koumlzoumltti tartomaacutenyban Vezeacuterleacuteskor feacutel perioacutedusidőneacutel hosszabb ideig folyik aacuteram az aktiacutev elemen
C osztaacutelyuacute beaacutelliacutetaacutes (MC) munkapont elhelyezeacutes a karakterisztika zaacuteraacutesi tartomaacutenyaacuteban Vezeacuterleacuteskor feacutel perioacutedusidőneacutel roumlvidebb ideig folyik aacuteram az aktiacutev elemen
A 3 aacutebraacuten sztatikus uumlzemmoacutedban laacutethatoacute egy bipolaacuteris tranzisztor vezeacuterleacuteseacutehez oumlsszeaacutelliacutetott aacuteramkoumlri megoldaacutes valamint a jellegzetes munkapont elhelyezeacutesek
FONTOS A reacutegebbi szabvaacutenyok a tranzisztoroknaacutel a koumlrbe foglalt jeloumlleacutest alkalmaztaacutek de az MSZ EN 60617-x szabvaacutenynak a koumlr neacutelkuumlli jeloumlleacutesek felelnek meg A bipolaacuteris eacutes az unipolaacuteris tranzisztorokat tartalmazoacute aacuteramkoumlroumlk kezeleacuteseacuteneacutel ez a tananyagelem az aktiacutev aacuteramkoumlri elem koumlrbefoglalaacutesaacutet alkalmazza
3 aacutebra Bipolaacuteris tranzisztor vezeacuterleacutese sztatikus uumlzemmoacutedban
A fenti aacuteramkoumlrben a munkapont beaacutelliacutetaacutesaacutehoz meghataacuterozott egyenfeszuumlltseacutegeket (UBEo UCE) kell alkalmazni az aktiacutev elem bemeneti eacutes kimeneti koumlreacuteben Az egyenfeszuumlltseacutegek szabjaacutek meg hogy a tranzisztor milyen munkapontba keruumll Az Uvezeacuterlő jelet az UBEo munkaponti egyenfeszuumlltseacutegre kell raacuteuumlltetni (szuperponaacutelni) Az oumlsszetett bemeneti jel
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
5
UBE = UBEo+Uvezeacuterlő
A legjobb kivezeacuterelhetőseacuteg uacutegy eacuterhető el ha A osztaacutelyuacute munkapont beaacutelliacutetaacutest alkalmazunk s az MA munkapontot a jelleggoumlrbe lineaacuteris tartomaacutenyaacutenak koumlzepeacutere vaacutelasztjuk Ekkor is hataacutert szab a maximaacutelisan megengedett kollektor aacuteram (ICmax)
2 Dinamikus uumlzemmoacuted
Dinamikus uumlzemmoacutedban a bemeneti vezeacuterleacutes hataacutesaacutera az aktiacutev eszkoumlz kimeneti feszuumlltseacutege koumlveti a bemeneti jel vaacuteltozaacutesaacutet Ilyenkor az aktiacutev elem kimeneti koumlreacuteben egy munkaellenaacutellaacutes talaacutelhatoacute
A 4 aacutebraacuten egy bipolaacuteris tranzisztor dinamikus vezeacuterleacuteseacutehez oumlsszeaacutelliacutetott aacuteramkoumlr elvi kapcsolaacutesa eacutes a kimeneti karakterisztika munkaegyenese tanulmaacutenyozhatoacute
4 aacutebra Bipolaacuteris tranzisztor vezeacuterleacutese dinamikus uumlzemmoacutedban
Munkaegyenes az aktiacutev elem kimeneti karakterisztikaacutejaacuten a kimeneti koumlrben meacuterhető feszuumlltseacuteg eacutes a kimeneti aacuteram koumlzoumltti lineaacuteris kapcsolat grafikus megjeleniacuteteacuteseacutet szimbolizaacuteloacute egyenes Bipolaacuteris tranzisztornaacutel a kiinduloacute egyenlet
UT = IC RC + UCE
A munkaegyenes meredekseacutegeacutet kizaacuteroacutelag a kimeneti koumlrben elhelyezett ellenaacutellaacutes vagy ellenaacutellaacutesok eacuterteacuteke befolyaacutesolja
A munkaegyenesen bejeloumllt 1-es eacutes 2-es pontok koumlzoumltt talaacutelhatoacute a tranzisztor normaacutel műkoumldeacutesi tartomaacutenya
Munkaellenaacutellaacutes dinamikus uumlzemmoacutedban az aktiacutev elem kimeneti koumlreacuteben elhelyezett ellenaacutellaacutes vagy ellenaacutellaacutesok melynek hataacutesaacutera vezeacuterleacuteskor a kimeneti feszuumlltseacuteg vaacuteltozik
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
6
Munkapontbeaacutelliacutetaacutes a műszaki gyakorlatban az erősiacutetőfokozatok uumlzemi műkoumldeacuteseacutenek felteacutetelekeacutent az aktiacutev elem bemeneti eacutes kimeneti kapcsaira előiacutert eacuterteacutekű egyenfeszuumlltseacutegek beaacutelliacutetaacutesa
Optimaacutelis munkapontbeaacutelliacutetaacutes egyetlen taacutepegyseacuteggel eacutes kuumlloumlnboumlző helyekre kapcsolt ellenaacutellaacutesokkal egyenfeszuumlltseacutegek biztosiacutetaacutesa Termeacuteszetesen az ellenaacutellaacutesok az erősiacutetők jellemzőit is befolyaacutesoljaacutek
Az 5 eacutes 6 aacutebraacuten egy NPN tiacutepusuacute bipolaacuteris tranzisztor eacutes egy N csatornaacutes jFET tranzisztornaacutel alkalmazott munkapontbeaacutelliacutetaacutesi megoldaacutesokat laacutethatunk
5 aacutebra Bipolaacuteris tranzisztor munkapontjaacutenak beaacutelliacutetaacutesa
A bipolaacuteris tranzisztoros kapcsolaacutesi rajzokon a munkaponti adatok a koumlvetkezők UBEo UCEo IBo ICo IEo A munkaponti adatok koumlzuumll az UBEo eacuterteacuteke germaacutenium alapanyag eseteacuten 02-03V sziliacutecium tranzisztoroknaacutel 06-07 V
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
7
6 aacutebra Teacutervezeacuterleacutesű tranzisztor munkapontjaacutenak beaacutelliacutetaacutesa
A teacutervezeacuterleacutesű tranzisztoros kapcsolaacutesi rajzokon a munkaponti adatok a koumlvetkezők UGSo UDSo IDo
A P csatornaacutes bipolaacuteris tranzisztornaacutel eacutes a MOSFET tiacutepusuacute tranzisztoroknaacutel a munkapontbeaacutelliacutetaacutes hasonloacute elveken alapszik
A munkapont-beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok meacuteretezeacutese a munkaponti adatok ismereteacuteben az Ohm- eacutes Kirchhoff toumlrveacutenyek segiacutetseacutegeacutevel toumlrteacutenik Neacutezzuumlnk neacutehaacuteny egyszerű meacuteretezeacutesi mintapeacuteldaacutet
1 mintapeacutelda
Meacuteretezzuumlk az 5 aacutebraacuten laacutethatoacute baacutezis-ellenaacutellaacutesos koumlzoumls emitteres erősiacutető munkapont-beaacutelliacutetoacute elemeit (RC RE RB)
Munkaponti adatok
UT = 15 V UBE0 = 06 V IC0 = 6 mA IB0 = 50 μA UCE0 = 52 V URE = 2 V
Megoldaacutes
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
8
A kapcsolaacutesi rajz segiacutetseacutegeacutevel az Ohm- eacutes a Kirchhoff-toumlrveacutenyek alkalmazaacutesaacuteval feliacuterjuk a meghataacuterozandoacute ellenaacutellaacutesokon eső egyenfeszuumlltseacuteget eacutes elosztjuk az ellenaacutellaacutesokon aacutetfolyoacute egyenaacuterammal
k 136
22515
0
mA
VVV
I
UUUR
C
RECEOTC
k 250 50
V 2V 06V 15
0
0
AI
UUUR
B
REBETB
330 506
V 2
00
AmAII
RUR
BC
EE
(Amennyiben a kiszaacutemiacutetott ellenaacutellaacutes eacuterteacutekekhez a műszaki gyakorlatban nem tartoznak ellenaacutellaacutesok akkor az elmeacuteleti eredmeacutenyekhez legkoumlzelebb eső szabvaacutenyos eacuterteacutekű ellenaacutellaacutesokat kell vaacutelasztani)
2 mintafeladat
Meacuteretezzuumlk a 6 aacutebraacuten laacutethatoacute source-ellenaacutellaacutesos source kapcsolaacutesuacute jFET-es erősiacutető munkapont-beaacutelliacutetoacute elemeit (RS RD)
Munkaponti adatok
UT = 15 V ID0 = 1 mA UGS0 = -25 V UDS0 = 65 V A kapcsolaacutesban feltuumlntetett R1 ellenaacutellaacutes a munkapont beaacutelliacutetaacutesban nem jaacutetszik szerepet
Megoldaacutes
A kapcsolaacutesi rajz segiacutetseacutegeacutevel itt is az Ohm- eacutes a Kirchhoff-toumlrveacutenyek alkalmazaacutesa toumlrteacutenik
k 52mA 1
V 25
0
0 D
GSS I
UR
Magyaraacutezat vezeacuterleacutes neacutelkuumll az R1 ellenaacutellaacuteson nem folyik aacuteram iacutegy nem esik rajta feszuumlltseacuteg ezeacutert az RS ellenaacutellaacuteson a hurok toumlrveacuteny szerint 25 V feszuumlltseacutegnek kell esnie
kmA
V
I
UR
D
RD
D 61
6
0
Magyaraacutezat a kimeneti oldalra feliacutert huroktoumlrveacuteny segiacutetseacutegeacutevel kifejezhető az RD ellenaacutellaacutesra jutoacute egyenfeszuumlltseacuteg
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
9
VVVVUUUU
UUUU
SD
SD
RDSTR
DSRRT
65256150
0
ERŐSIacuteTŐK AKTIacuteV ALAPELEMEINEK HELYETTESIacuteTŐ KEacutePEI Az erősiacutetők aktiacutev diszkreacutet elemeinek tekintjuumlk a bipolaacuteris eacutes az unipolaacuteris tranzisztorokat Mindkeacutet aktiacutev elem 3 kivezeteacutessel rendelkezik de erősiacutető alapkapcsolaacutesokban az egyik elektroacutedaacutet a bemenet-kimenet szempontjaacuteboacutel koumlzoumlsnek tekintjuumlk s iacutegy a tranzisztorok aktiacutev lineaacuteris neacutegypoacuteluskeacutent kezelhetők Az ilyen tiacutepusuacute neacutegypoacutelusokhoz az elektronikai meacuteretezeacutes helyettesiacutető keacutepeket rendel
Helyettesiacutető keacutep az elektronikai eszkoumlz jellemzeacuteseacutet segiacutető elektronikai szaacutemiacutetaacutesok szempontjaacuteboacutel egyeneacuterteacutekű hagyomaacutenyos alapelemekből feleacutepiacutetett aacuteramkoumlr Az ilyen kapcsolaacutes elektronikai szempontboacutel ugyanuacutegy viselkedik mint az eredeti elektronikai eszkoumlz Az erősiacutetőelemek helyettesiacutető keacutepe feszuumlltseacuteg- eacutesvagy aacuteramgeneraacutetorokboacutel valamint passziacutev elemekből feleacutepiacutetett lineaacuteris neacutegypoacutelus A helyettesiacutető keacutepek alkalmazaacutesa szemleacuteletesseacute eacutes aacutetlaacutethatoacutebbaacute teszi az erősiacutetők műkoumldeacuteseacutet meacuteretezeacuteseacutet
Az aktiacutev elemek neacutegypoacutelusos helyettesiacutető keacutepeineacutel a hibrid (h) az inverz hibrid (d) vagy az admittancia (y) parameacutetereket alkalmazzaacutek
Hibrid (vegyes h) parameacuteterű egyenletrendszer
2221212
2121111
uhihi
uhihu
Inverz hibrid (fordiacutetott vegyes d) parameacuteterű egyenletrendszer
i d u d i
u d u d i1 11 1 12 2
2 21 1 22 2
Admittancia (vezetőkeacutepesseacuteg y) parameacuteteres egyenletrendszer
i y u y u
i y u y u1 11 1 12 2
2 21 1 22 2
1 Bipolaacuteris tranzisztorok helyettesiacutető keacutepe
Kisfrekvenciaacutes műkoumldteteacutesneacutel a bipolaacuteris tranzisztorokhoz leggyakrabban a hibrid (h) parameacutetereket hasznaacuteljaacutek
Nagyfrekvenciaacuten az admittancia (y) parameacutetereket alkalmazzaacutek
A 7 eacutes 8 aacutebraacuten az NPN tiacutepusuacute bipolaacuteris tranzisztorok helyettesiacutető keacutepei laacutethatoacutek
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
10
7 aacutebra Bipolaacuteris tranzisztor kisfrekvenciaacutes hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
8 aacutebra Bipolaacuteris tranzisztor nagyfrekvenciaacutes admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
A bipolaacuteris tranzisztoroknaacutel megfigyelhető hogy 1 db aacuteramgeneraacutetorral eacutes 2 db ellenaacutellaacutessal megalkothatoacute a helyettesiacutető keacutep Termeacuteszetesen a PNP tranzisztorokhoz illetve azok koumlzoumls kollektoruacute eacutes koumlzoumls baacutezisuacute alkalmazaacutesaihoz hasonloacute elvű helyettesiacutető keacutepek keacutesziacutethetők
1 Unipolaacuteris tranzisztorok helyettesiacutető keacutepei
A teacutervezeacuterleacutesű tranzisztorokhoz meacutereacutestechnikai szempontok szerint az admittancia (y) vagy az inverz hibrid (d) parameacutetereket alkalmazzaacutek
A 9 eacutes 10 aacutebraacuten N csatornaacutes source kapcsolaacutesuacute jFET tranzisztorok helyettesiacutető keacutepei tanulmaacutenyozhatoacutek
9 aacutebra jFET tranzisztor admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
11
10 aacutebra jFET tranzisztor inverz hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
Az unipolaacuteris tranzisztorok helyettesiacutető keacutepein megfigyelhető hogy a bemeneti aacuteramuk elhanyagolhatoacute iacutegy bemenetuumlk szakadaacutesnak tekinthető A helyettesiacutető keacutep 1db feszuumlltseacuteg- vagy aacuteramgeneraacutetorboacutel 1 db ellenaacutellaacutesboacutel eacutes egy db szakadaacutes jelkeacutepből oumlsszerakhatoacute
Termeacuteszetesen a P csatornaacutes jFET-ekhez vagy a MOSFET-ekhez illetve azok drain eacutes gate kapcsolaacutesaihoz hasonloacute elvű helyettesiacutető keacutepek keacutesziacutethetők
Az eddigiekben koumlrbejaacutertuk a bipolaacuteris eacutes az unipolaacuteris tranzisztorok neacutegypoacutelusos helyettesiacutető keacutepeit Az elsajaacutetiacutetott ismeretek birtokaacuteban elkeacutesziacutethető baacutermely erősiacutető alapkapcsolaacutes vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute helyettesiacutető keacutepe Gyakorlati peacuteldakeacutent a 11 aacutebraacuten vizsgaacuteljuk meg egy koumlzoumls emitteres baacutezisosztoacutes alapkapcsolaacutes hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet
11 aacutebra Koumlzoumls emitteres alapkapcsolaacutes eacutes hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
A 11 aacutebra NPN tranzisztoros emitter kapcsolaacutesuacute erősiacutetőjeacutet feszuumlltseacuteggeneraacutetor (ug Rg) vezeacuterli s a kimeneteacutet terhelő ellenaacutellaacutes (Rt) zaacuterja Az aacutebraacuten elkuumlloumlniacutetve felismerhető a tranzisztor hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe A baacutezisosztoacute (R1 R2) eacutes a munkaellenaacutellaacutes (Rc) elhelyezkedeacuteseacutet a helyettesiacutető keacutepen magyaraacutezza hogy az UT feszuumlltseacutegű taacutepegyseacuteg vaacuteltakozoacute aacuteram szempontjaacuteboacutel roumlvidzaacuternak tekinthető A kondenzaacutetorok (Cbe Cki CE) vaacuteltakozoacute aacuteramon a helyettesiacutető keacutepen szinteacuten roumlvidzaacuterkeacutent szerepelnek Az emitter kondenzaacutetor a helyettesiacuteteacutesneacutel az emitter ellenaacutellaacutet is roumlvidre zaacuterja
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
12
Termeacuteszetesen hasonloacutean helyettesiacutethető a toumlbbi bipolaacuteris tranzisztoros alapkapcsolaacutes s ugyanilyen moacutedszerrel megalkothatoacutek a teacutervezeacuterleacutesű tranzisztoros alapkapcsolaacutesok helyettesiacutető keacutepei
Az erősiacutetők vaacuteltakozoacute aacuteramuacute jellemzőit a kapcsolaacutesi rajzuk eacutes helyettesiacutető keacutepeik segiacutetseacutegeacutevel lehet legszemleacuteletesebben eacutertelmezni
ERŐSIacuteTŐK JELLEMZŐI Erősiacutető elektronikus aacuteramkoumlr aktiacutev neacutegypoacutelus amely a bemeneteacutere vezetett elektromos jelből a kimeneteacuten megegyező hullaacutemformaacutejuacute de tetszőlegesen nagyobb eacuterteacutekű elektromos jelet szolgaacuteltat A kapcsolaacuteshoz alkalmazott taacutepegyseacuteg energiaacuteja fedezi a nagyobb eacuterteacutekű jel teljesiacutetmeacutenynoumlvekedeacuteseacutet
Erősiacuteteacutes vezeacuterelt teljesiacutetmeacuteny-aacutetalakiacutetaacutes
A 12 aacutebraacuten egy erősiacutető aacuteltalaacutenos toumlmbvaacutezlatos jeloumlleacutese laacutethatoacute Az erősiacutető bemeneteacuten egy ug feszuumlltseacutegű Rg belső ellenaacutellaacutesuacute generaacutetor biztosiacutetja az ube bemeneti feszuumlltseacuteget eacutes ibe bemeneti aacuteramot A kimeneten Rt terhelő ellenaacutellaacuteson joumln leacutetre az uki kimeneti feszuumlltseacuteg eacutes az iki kimeneti aacuteram
12 aacutebra Erősiacutető toumlmbvaacutezlatos jeloumlleacutese
A toumlmbvaacutezlatos jeloumlleacutesen feltuumlntetett haacuteromszoumlg jelkeacutepezi az erősiacuteteacutes iraacutenyaacutet Az erősiacuteteacutesek megvaloacutesiacutetaacutesaacutehoz aktiacutev elem(ek) (bipolaacuteris eacutesvagy unipolaacuteris tranzisztorok) szuumlkseacutegesek Az erősiacutető kapcsolaacutesokban a munkapont beaacutelliacutetaacutesaacutera ellenaacutellaacutesok kellenek melyek befolyaacutesoljaacutek az erősiacutető jellemzőit is A gyakorlati aacuteramkoumlroumlkben a megfelelő műkoumldeacutest kondenzaacutetorok is biztosiacutetjaacutek
Az erősiacutetőket kuumlloumlnboumlző szempontok szerint osztaacutelyozhatjuk A kuumlloumlnboumlző erősiacutetőfajtaacutekat s azok roumlvid ismertetőjeacutet - a teljesseacuteg igeacutenye neacutelkuumll - a 13 aacutebra tartalmazza
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
13
13 aacutebra Az erősiacutetők csoportosiacutetaacutesa
Az erősiacutetők legfontosabb jellemzői az alaacutebbi csoportokba sorolhatoacutek
- Erősiacuteteacutesek - Bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutes - Egyeacuteb erősiacutető jellemzők
1 Erősiacuteteacutesek
Az erősiacutető kapcsolaacutesoknaacutel eacutertelmezett erősiacuteteacutesek feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes aacuteramerősiacuteteacutes teljesiacutetmeacutenyerősiacuteteacutes Az erősiacuteteacutesek kifejezhetők viszonyszaacutemban eacutes logaritmikusan decibel-ben is Az alaacutebbi oumlsszefuumlggeacuteseket elsősorban a meacutereacuteses meghataacuterozaacutesokhoz alkalmazzaacutek
Feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes nagysaacutega a kimeneti eacutes a bemeneti feszuumlltseacuteg csuacutecseacuterteacutekeacutenek vagy effektiacutev eacuterteacutekeacutenek haacutenyadosa
effbe
effki
csuacutecsbe
csuacutecskiu U
U
U
UA
dBAa uu lg 20
Aacuteramerősiacuteteacutes nagysaacutega a kimeneti eacutes a bemeneti aacuteram csuacutecseacuterteacutekeacutenek vagy effektiacutev eacuterteacutekeacutenek haacutenyadosa
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
14
effbe
effki
csuacutecsbe
csuacutecskii I
I
I
IA
dBAa ii lg 20
Teljesiacutetmeacutenyerősiacuteteacutes nagysaacutega a kimeneti eacutes a bemeneti teljesiacutetmeacuteny csuacutecseacuterteacutekeacutenek vagy effektiacutev eacuterteacutekeacutenek haacutenyadosa
iueffbe
effki
csuacutecsbe
csuacutecskip AA
P
P
P
PA
dBAa pp lg 10
Szinuszos vezeacuterleacutes eseteacuten a csuacutecseacuterteacutek eacutes az effektiacutev eacuterteacutek koumlzoumltti kapcsolat
2
csuacutecseacuterteacutekeacuterteacutekeffektiacutev
Fontos az erősiacuteteacutesek a valoacutesaacutegban preciacutezen csak komplex szaacutemokkal eacutertelmezhetők mert bemeneti eacutes kimeneti jelei ritkaacuten azonos faacutezisuacuteak A fenti oumlsszefuumlggeacutesek a faacutezisszoumlget nem veszik figyelembe
2 Bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutes
Az erősiacutetők bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesait az Ohm toumlrveacuteny alkalmazaacutesaacuteval iacuterhatjuk fel Az oumlsszefuumlggeacutesekben a csuacutecseacuterteacutekekkel vagy az effektiacutev eacuterteacutekekkel szaacutemolunk Az alaacutebbi keacutepleteket elsősorban a meacutereacuteses meghataacuterozaacutesnaacutel alkalmazzaacutek
Bemeneti ellenaacutellaacutes nagysaacutegaacutet az erősiacutető bemeneti feszuumlltseacutegeacutenek (Ube) eacutes bemeneti aacuteramaacutenak (Ibe) haacutenyadosa hataacuterozza meg
effbe
effbe
csuacutecsbe
csuacutecsbebe I
U
I
Ur
Kimeneti ellenaacutellaacutes nagysaacutegaacutet az erősiacutető terheleacutes neacutelkuumlli uumlresjaacuterati kimeneti feszuumlltseacutegeacutenek (Ukiuuml) eacutes kimeneti roumlvidzaacuteraacutesi aacuteramaacutenak (Ikir) haacutenyadosa hataacuterozza meg
effrki
effuumlki
csuacutecsrki
csuacutecsuumlkiki I
U
I
Ur
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
15
14 aacutebra Az erősiacutető feleacutepiacuteteacutese a bemenet eacutes a kimenet szempontjaacuteboacutel
A 14 aacutebraacuten megfigyelhető hogy az erősiacutető bemeneti reacuteszeacutet a bemeneti ellenaacutellaacutes keacutepviseli amely terheli a vezeacuterlő generaacutetort Az erősiacutető kimeneti oldala generaacutetorkeacutent foghatoacute fel amelyet a terhelő ellenaacutellaacutes terhel
Elmeacuteleti meacuteretezeacutesekneacutel a pontos oumlsszefuumlggeacuteseket az erősiacutető teljes helyettesiacutető keacutepe alapjaacuten lehet feliacuterni
3 Egyeacuteb erősiacutető jellemzők
Az erősiacutetők gyakorlati alkalmazaacutesa egyeacuteb jellemzők ismereteacutet is megkoumlveteli Ezek koumlzuumll a legfontosabbak a koumlvetkezők frekvenciamenet hataacuterfrekvenciaacutek saacutevszeacutelesseacuteg zajteacutenyező torziacutetaacutesi teacutenyezők
Frekvenciamenet az erősiacutető frekvencia-aacutetviteleacutere jellemző diagram amely a feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes frekvenciafuumlggeacuteseacutet szemleacutelteti
Hataacuterfrekvenciaacutek (fa ff) azon keacutet frekvencia amelyekneacutel az erősiacutető feszuumlltseacutegerősiacuteteacutese a koumlzepes frekvenciaacuten (fk) meacutert erősiacuteteacutes 707 -a illetve az erősiacuteteacutes 3 dB-lel kisebb mint a koumlzepes frekvenciaacuten meacutert erősiacuteteacutes dB-ben A keacutet hataacuterfrekvencia fa alsoacute- ff felső hataacuterfrekvencia A műszaki gyakorlatban az erősiacutetők alsoacute hataacuterfrekvenciaacutejaacutet leginkaacutebb a laacutethatoacute csatoloacute kondenzaacutetorok kapacitaacutesai (Cbe Cki) okozzaacutek A 3 dB-es erősiacuteteacutescsoumlkkeneacutesből matematikailag az alaacutebbi oumlsszefuumlggeacutesek vezethetők le
gbeC RrXbe
gbea
be RrfC
2
1
tkiC RrXki
tkiaki Rrf
C
2
1
A felső hataacuterfrekvenciaacutet doumlntően a laacutethatatlan szoacutert- szereleacutesi- eacutes reacutetegkapacitaacutesok okozzaacutek
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
16
Saacutevszeacutelesseacuteg (B) az alsoacute- eacutes a felső hataacuterfrekvenciaacutek koumlzoumltti frekvenciatartomaacuteny
af ffB
A 15 aacutebra szemleacutelteti egy szeacutelessaacutevuacute erősiacutető frekvenciameneteacutet saacutevszeacutelesseacutegeacutet alsoacute- eacutes felső hataacuterfrekvenciaacutejaacutet
15 aacutebra Egy szeacutelessaacutevuacute erősiacutető frekvenciamenete
A 15 aacutebraacuten megfigyelhető egy gyakorlati szeacutelessaacutevuacute erősiacutető frekvenciafuumlggeacutese hataacuterfrekvenciaacutei koumlzepes frekvenciaacuteja eacutes saacutevszeacutelesseacutege
A műszaki gyakorlatban alkalmazott erősiacutetőkkel szemben elvaacuteraacutes hogy a műkoumldeacutesi tartomaacutenyban a bemeneti eacutes kimeneti jel alakja ne teacuterjen el egymaacutestoacutel A valoacutesaacutegban felleacutepő zajok zavarok torziacutetaacutesokat okoznak a felerősiacutetett jel alakjaacuteban
A tovaacutebbiakban megvizsgaacuteljuk a zajok eacutes torziacutetaacutesok erősiacutetőkre gyakorolt hataacutesait a zajok eacutes torziacutetaacutesok legfontosabb jellemzőit
Jel a hasznos informaacutecioacutet tartalmazoacute feszuumlltseacuteg vagy aacuteram meghataacuterozott időfuumlggveacuteny szerinti vaacuteltozaacutesa
Zaj zavaroacute jelek oumlsszesseacutege melynek időfuumlggveacutenye szabaacutelytalan s hasznos informaacutecioacutet nem tartalmaz
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
17
Az erősiacutetőkben keletkező zajokat doumlntő meacuterteacutekben a toumllteacuteshordozoacutek rendezetlen mozgaacutesa okozza Az ilyen zajok felleacutepnek az erősiacutető ohmos jellegű ellenaacutellaacutesaiban eacutes aktiacutev eszkoumlzeiben egyaraacutent Fajtaacutei
Termikus zaj a toumllteacuteshordozoacutek rendezetlen hőmozgaacutesa miatt felleacutepő zaj Eacuterteacutekeacutet aacutetlagos zajteljesiacutetmeacutenykeacutent zajfeszuumlltseacutegkeacutent vagy zajaacuteramkeacutent adjaacutek meg
Soumlreacutetzaj feacutelvezetőkben a toumllteacuteshordozoacutek PN aacutetmeneten toumlrteacutenő aacutethaladaacutesaacutenaacutel keletkezik Kisfrekvenciaacuten főleg a Zener dioacutedaacuteknaacutel jelentős
Villoacutedzaacutesi zaj (flicker-zaj) aktiacutev eacutes passziacutev aacuteramkoumlri elemeken a gyaacutertaacutestechnoloacutegia koumlvetkezteacuteben felleacutepő zaj Kisfrekvenciaacuten leginkaacutebb a MOSFET-ekneacutel veszeacutelyes
Jelzaj viszony a jelteljesiacutetmeacuteny eacutes a zajteljesiacutetmeacuteny haacutenyadosa dB-ben kifejezve Az erősiacutető zajossaacutegaacutenak egyik szaacutemszerű jellemzője (Angol roumlvidiacuteteacutessel SNR vagy SN rarr Signal to Noise Ratio)
dBlg10
dB
zaj
jel
zaj
jel
P
P
P
P
A keacutepletben Pjel rarr jelteljesiacutetmeacuteny Pzaj rarr zajteljesiacutetmeacuteny
Zajteacutenyező az erősiacutető bemeneteacutere eacutes kimeneteacutere vonatkoztatott jelzaj viszonyok haacutenyadosa dB-ben kifejezve
dB1
lg10lg10e
dB
bzaj
kizaj
p
kizaj
kijel
bezaj
bejel
P
P
A
P
P
P
P
F
A keacutepletben AP rarr az erősiacutető teljesiacutetmeacutenyerősiacuteteacutese
Zajszint a hangossaacuteg eacuterzeacutekeleacuteseacutehez tartozoacute jellemző amely a meacutert zajteljesiacutetmeacuteny eacutes a hallaacuteskuumlszoumlb hangintenzitaacutesaacutehoz tartozoacute zajteljesiacutetmeacuteny haacutenyadosa dB-ben kifejezve
dBlg100
dB
zaj
zaj
P
Pd
A keacutepletben viszonyiacutetaacutesi alapkeacutent a Pzaj0 rarr a hallaacuteskuumlszoumlb hangintenzitaacutesaacutehoz (1 kHz-neacutel 10-12 Wm2) tartozoacute zajteljesiacutetmeacuteny szerepel
Eacuterdekesseacuteg a zajszint emberi szervezetre gyakorolt hataacutesa a hangossaacuteg fuumlggveacutenyeacuteben a koumlvetkező
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
18
- 30 dB zajszint rarr pszicheacutes - 65 dB zajszint rarr vegetatiacutev - 90 dB zajszint rarr halloacuteszervi - 120 dB zajszint rarr faacutejdalomkuumlszoumlb - 120 -130 dB zajszint rarr maradandoacute hallaacuteskaacuterosodaacutes - 160 dB zajszint rarr dobhaacutertyarepedeacutes - 175 dB zajszint rarr halaacutelos koumlvetkezmeacutenyű
Torziacutetaacutes erősiacutetőkben felleacutepő jelenseacuteg melynek hataacutesaacutera a vezeacuterlő analoacuteg jel időfuumlggveacutenyeacutenek tulajdonsaacutegai a kimenetre eacuterve nem kiacutevaacutent moacutedon megvaacuteltoznak Maacuteskeacutent fogalmazva a jel spektrumaacuteban talaacutelhatoacute kuumlloumlnboumlző frekvenciaacutejuacute oumlsszetevők erősiacuteteacuteskor moacutedosulnak A torzulaacutesok meacuterteacutekeacutet a vezeacuterlő analoacuteg jel frekvenciaacuteja eacutes amplituacutedoacuteja befolyaacutesolja
Lineaacuteris torziacutetaacutesok az erősiacutető a kuumlloumlnboumlző frekvenciaacutejuacute jeleket nem egyforma meacuterteacutekben erősiacuteti (frekvenciatorziacutetaacutes) illetve moacutedosiacutetja a jel komponenseinek egymaacuteshoz viszonyiacutetott faacutezishelyzeteacutet (faacutezistorziacutetaacutes) A lineaacuteris torziacutetaacutesokat az erősiacutető frekvenciafuumlggő lineaacuteris karakterisztikaacutejuacute elemei (L C) okozzaacutek
Nemlineaacuteris torziacutetaacutesok az erősiacutető a kuumlloumlnboumlző amplituacutedoacutejuacute jeleket nem egyforma meacuterteacutekben erősiacuteti Az erősiacutető kimeneteacuten nem kiacutevaacutenatos jeloumlsszetevők jelennek meg Harmonikus torziacutetaacutes a kimeneten megjelenő jeloumlsszetevők frekvenciaacutei a bemeneti jeloumlsszetevők frekvenciaacutejaacutenak (alapharmonikus) egeacutesz szaacutemuacute toumlbbszoumlroumlsei (felharmonikusok) Modulaacutecioacutes torziacutetaacutes a kimeneten megjelenő jeloumlsszetevők frekvenciaacutei a bemeneti jeloumlsszetevők frekvenciaacuteinak oumlsszegei eacutes kuumlloumlnbseacutegei A nemlineaacuteris torziacutetaacutesokat az erősiacutető nemlineaacuteris karakterisztikaacutejuacute elemei (feacutelvezető eszkoumlzoumlk) okozzaacutek
Harmonikus torziacutetaacutesi teacutenyező az oumlsszegzett felharmonikusok effektiacutev eacuterteacutekeacutenek eacutes a teljes jel effektiacutev eacuterteacutekeacutenek az araacutenya -ban kifejezve
223
22
21
223
22
n
nh
UUUU
UUUk
U1rarr az alapharmonikus jel feszuumlltseacutegeacutenek effektiacutev eacuterteacuteke
U2 U3hellipUn rarr a felharmonikus jelek feszuumlltseacutegeinek effektiacutev eacuterteacuteke
4 Erősiacutetők meacuteretezeacutese
Az erősiacutető fokozatok meacuteretezeacutese a műszaki gyakorlatban leegyszerűsiacutetve 3 fő leacutepeacutesből aacutell A meacuteretezeacutes leacutepeacutesei
1 leacutepeacutes az aacuteramkoumlr feleacutepiacuteteacuteseacutenek megtervezeacutese az aacuteramkoumlr megrajzolaacutesa
2 leacutepeacutes munkapont beaacutelliacutetaacutes
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
19
3 leacutepeacutes vaacuteltakozoacute aacuteramuacute erősiacutető parameacuteterek meghataacuterozaacutesa
Az eddig taacutergyaltak alapjaacuten tegyuumlnk kiacuteseacuterletet egy kivaacutelasztott erősiacutető alapkapcsolaacutes meacuteretezeacuteseacutere
MEacuteRETEZEacuteSI FELADAT
Veacutegezzuumlk el a 16 aacutebraacuten laacutethatoacute source kapcsolaacutesuacute unipolaacuteris tranzisztoros erősiacutető meacuteretezeacuteseacutet
Munkaponti adatok UGS0 = -2 V UDS0 = 8 V ID0 = 14 mA jFET parameacuteterek y21 = 10 mS y22 = 25 microS Egyeacuteb adatok UT = 24 V RG = 200 kΩ Rt = 15 kΩ ug = 25 mV Rg = 25 kΩ Feladatok a) Hataacuterozzuk meg RS eacutes RD eacuterteacutekeacutet b) Hataacuterozzuk meg a fokozat bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesaacutet c) Hataacuterozzuk meg a terhelt erősiacutető feszuumlltseacutegerősiacuteteacuteseacutet d) Hataacuterozzuk meg a terhelt erősiacutető kimeneti feszuumlltseacutegeacutet e) Hataacuterozzuk meg Cki eacuterteacutekeacutet uacutegy hogy a kapcsolaacutes alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja fa =15 Hz legyen (A toumlbbi kapacitaacutes nem szoacutel bele az aacutetvitelbe)
16 aacutebra Source kapcsolaacutesuacute unipolaacuteris tranzisztoros erősiacutető
Megoldaacutes
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
20
a) Az aacuteramkoumlroumln bejeloumllt egyenfeszuumlltseacutegek eacutes egyenaacuteramok figyelembeveacuteteleacutevel az oumlsszefuumlggeacutesek feliacuteraacutesaacutehoz az elektrotechnika Ohm- eacutes Kirchhoff toumlrveacutenyeit alkalmazzuk (A kapcsolaacutes bemeneteacuten az IG gate aacuteram elhanyagolhatoacute)
SRGS UU 0
kI
UR
D
GSS 431
mA 41
V 2
0
0
kV
I
UUUR
D
RDSTD
S 10mA 41
2V 8V 24
0
0
b) Az erősiacutető bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesaacutet a kapcsolaacutes y parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacuteből lehet legegyszerűbben meghataacuterozni A helyettesiacutető keacutep a 17 aacutebraacuten laacutethatoacute
17 aacutebra A source kapcsolaacutesuacute erősiacutető y parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
Ha a bemenet felől illetve a kimenet felől betekintuumlnk a helyettesiacutető neacutegypoacutelusba koumlnnyedeacuten feliacuterhatjuk a bemeneti eacutes a kimeneti ellenaacutellaacutes oumlsszefuumlggeacuteseacutet majd behelyettesiacuteteacutes utaacuten meghataacuterozhatjuk az eacuterteacutekeket
kRr Gbe 200
kS
ky
Rr Dki 825
110
1
22
c) A feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes meghataacuterozaacutesaacutehoz egy roumlvid levezeteacutes utaacuten eljuthatunk
be
kiut u
uA
tD
sbeski RR
yuyu
2221
1
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
21
152)158(10)(21 kkmSRRyA tkiut
A veacutegeredmeacutenyből laacutethatoacute hogy az erősiacutető faacutezist fordiacutet
d) A kimeneti feszuumlltseacuteg meghataacuterozaacutesaacutehoz előszoumlr fel kell iacuterni a vezeacuterlő generaacutetorboacutel az erősiacutető bemeneteacutere jutoacute vaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteget majd a feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes segiacutetseacutegeacutevel kimeneti feszuumlltseacuteggeacute alakiacutetva hataacuterozhatjuk meg a pontos eacuterteacuteket
mVRR
Ruu
gG
Ggbe 2222
k 25k 002
k 002mV 25
VmVuAu beutkit 1612222152
e) A megadott parameacuteterek szerint az erősiacutető alsoacute hataacuterfrekvenciaacutejaacutet csak a Cki kimeneti kapacitaacutes okozza Az erősiacutető helyettesiacutető keacutepeacutenek kimeneti koumlreacuteben (ld 18 aacutebra) a hataacuterfrekvencia definiacutecioacutejaacuteboacutel adoacutedoacute egyenlőseacutegből a hataacuterfrekvencia kiszaacutemiacutetaacutesaacutehoz juthatunk
18 aacutebra Az erősiacutető kimeneti koumlreacutenek kisfrekvenciaacutes helyettesiacutető keacutepe
A feszuumlltseacutegosztaacutes toumlrveacutenyeacutet alkalmazva levezeteacutessel bizonyiacutethatoacute hogy a hataacuterfrekvenciaacuten bekoumlvetkező 3 dB-es erősiacuteteacutes szintcsoumlkkeneacutesneacutel a csatoloacute kondenzaacutetor reaktanciaacuteja eacuterteacutekre megegyezik a koumlruumlloumltte elhelyezkedő ellenaacutellaacutesok eredőjeacutevel
tkitDC RrRRy
Xki
22
1
kiaC Cf
Xki
2
1
nFHzRrf
Ctkia
ki 46210511080152
1
2
144
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
22
Oumlsszefoglalaacutes
Az esetfelveteacutes kapcsaacuten kideruumllt hogy leendő munkahelye a koumlzeljoumlvőben uacutej szakmai profilra fog aacutetaacutellni Az uacutej feladatok koumlzoumltt gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők tervezeacutese eacutes meacuteretezeacutese szerepel A munkaacuteba aacutellaacutes előtt egy speciaacutelis szakmai tanfolyamon vesz reacuteszt melynek beleacutepeacutesi felteacutetele a bipolaacuteris eacutes unipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett erősiacutetőfokozatok munkapontbeaacutelliacutetaacutesi megoldaacutesainak vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőinek az ismerete Jelen tananyagreacutesztől segiacutetseacuteget kaphatott a meacuteretezeacutesi alapok elsajaacutetiacutetaacutesaacutehoz felfrissiacuteteacuteseacutehez
Az informaacutecioacutefrissiacuteteacutes roumlvid bevezetővel kezdődoumltt melyben taacutejeacutekozoacutedhatott a szakmai informaacutecioacutetartalomra vonatkozoacute tudnivaloacutekroacutel
A gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők meacuteretezeacuteseacutehez szilaacuterd alapokat nyuacutejtott az erősiacutetők feleacutepiacuteteacuteseacutenek belső kapcsolatrendszereacutenek a megismereacutese Ehhez meg kellett vizsgaacutelni az elviekben leacutetező sztatikus műkoumldeacutesi uumlzemmoacutedot ahonnan egyenes uacutet vezetett az elektronikai gyakorlat dinamikus uumlzemmoacutedjaacutenak a tisztaacutezaacutesaacutehoz
Egy erősiacutető fokozat műkoumldteteacutese előtt biztosiacutetani kellett a munkapont beaacutelliacutetaacutest amely leacutenyegeacuteben az erősiacutető egyenaacuteramuacute meacuteretezeacuteseacutet jelentette Tisztaacutezoacutedtak a kuumlloumlnboumlző osztaacutelyokba sorolt munkapontbeaacutelliacutetaacutesi megoldaacutesok előnyei eacutes haacutetraacutenyai Kapcsolaacutesi rajzok bizonyiacutetottaacutek hogy a munkapontbeaacutelliacutetaacutes megvaloacutesiacutethatoacute egy taacutepegyseacuteg eacutes az aktiacutev elemhez csatlakozoacute kuumlloumlnboumlző eacuterteacutekű ellenaacutellaacutesok beiktataacutesaacuteval
Az aktiacutev elemelemek eacutes a kapcsoloacutedoacute ellenaacutellaacutesok meghataacuteroztaacutek az erősiacutetők vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőit Kuumlloumln kategoacuteriaacuteba keruumlltek az erősiacuteteacutes fajtaacutek a be- eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesok eacutes az erősiacutető egyeacuteb jellemzői Egy erősiacutető fokozat frekvencia-aacutetviteleacutenek taacutergyalaacutesaacutenaacutel tisztaacutezoacutedott hogy csatoloacute- hidegiacutető- szereleacutesi- szoacutert- eacutes reacuteteg-kapacitaacutesok is befolyaacutesoljaacutek a műkoumldeacutest
Az erősiacutetők meacuteretezeacutese alapvetően munkapont beaacutelliacutetaacutest eacutes vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzők meghataacuterozaacutesaacutet jelentette A meacuteretezeacutest megkoumlnnyiacutetette az aktiacutev elem illetve a teljes erősiacutető neacutegypoacutelusos helyettesiacutető keacutepeacutenek a felrajzolaacutesa Mindezt kuumlloumln-kuumlloumln meg kellett vizsgaacutelni a bipolaacuteris eacutes az unipolaacuteris tranzisztorral feleacutepiacutetett erősiacutetőkneacutel Egy oumlsszefoglaloacute taacuteblaacutezatboacutel kideruumllt hogy a műszaki gyakorlatban igen sokfeacutele erősiacutető elnevezeacutessel talaacutelkozhatunk A meacuteretezeacutes gyakorlati megvaloacutesiacutetaacutesaacutet mintafeladatok eacutes meacutertezeacutesi feladat zaacuterta
A meacuteretezeacutes leacutepeacuteseinek elmeacuteleti tisztaacutezaacutesa majd veacutegrehajtaacutesa utaacuten elegendő informaacutecioacute gyűlhetett oumlssze az erősiacutető aacuteramkoumlroumlk megtervezeacuteseacutehez oumlsszeaacutelliacutetaacutesaacutehoz eacutes a gyakorlati alkalmazaacutesaihoz
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
23
TANULAacuteSIRAacuteNYIacuteTOacute
Az elektronikai aacuteramkoumlroumlk alapjait taacutergyaloacute teacutemakoumlrhoumlz tartozoacute ismeretek alkalmazaacutesaacutehoz az iacuterott szakmai szoumlveg megeacuterteacutese a kuumlloumlnboumlző keacuteszseacutegek fejleszteacutese szuumlkseacuteges
Az elsajaacutetiacutetott informaacutecioacutek gyakorlati alkalmazaacutesaacutehoz elengedhetetlen a gyakorlatias feladateacutertelmezeacutes moacutedszer kompetencia fejleszteacutese
A szakmai szoumlveg alapos tanulmaacutenyozaacutesa eacutes feldolgozaacutesa utaacuten ceacutelszerű az alaacutebbi gyakorloacute feladatok megoldaacutesa
1 feladat Egyszerű kapcsolaacutesi rajzok elkeacutesziacuteteacuteseacutevel mutassa be az erősiacutetők sztatikus eacutes dinamikus uumlzemmoacutedja koumlzoumltti kuumlloumlnbseacutegeket
2 feladat Rajzolja fel egy teacutervezeacuterleacutesű tranzisztor transzfer karakterisztikaacutejaacutet s jeloumlljoumln meg rajta egy M1 eacutes M2 munkapontot Az M1 munkapont a lineaacuteris az M2 munkapont a nemlineaacuteris műkoumldeacutesi tartomaacutenyban helyezkedjeacutek el
3 feladat Keacutesziacutetse el egy koumlzoumls emitteres erősiacutetőfokozat kapcsolaacutesi rajzaacutet eacutes hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet Az aacuteramkoumlrhoumlz alkalmazzon 4 db ellenaacutellaacutest 3 db kondenzaacutetort 1 db taacutepegyseacuteget vezeacuterlő generaacutetort eacutes terhelő ellenaacutellaacutest
4 feladat Keacutesziacutetse el egy source kapcsolaacutesuacute JFET-es erősiacutetőfokozat kapcsolaacutesi rajzaacutet eacutes admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet Az aacuteramkoumlrhoumlz alkalmazzon 3 db ellenaacutellaacutest 3 db kondenzaacutetort 1 db taacutepegyseacuteget vezeacuterlő generaacutetort eacutes terhelő ellenaacutellaacutest
5 feladat A 3 eacutes 4 feladathoz elkeacutesziacutetett kapcsolaacutesi rajzokon tuumlntesse fel az aktiacutev elemhez tartozoacute munkaponti feszuumlltseacutegeket eacutes aacuteramokat Iacuterja fel a munkaponti adatok kiszaacutemiacutetaacutesaacutera szolgaacuteloacute matematikai oumlsszefuumlggeacuteseket
6 feladat Iacuterja le az alaacutebbi elektronikai alapfogalmak jelenteacuteseacutet
- B osztaacutelyuacute munkapontbeaacutelliacutetaacutes - hibrid parameacuteteres egyenletrendszer - erősiacutető frekvenciamenete
7 feladat Sorolja fel az erősiacutető fokozatok vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőit Iacuterja fel a jellemzőkhoumlz tartozoacute matematikai oumlsszefuumlggeacuteseket
8 feladat Hataacuterozza meg dB-ben az alaacutebbi viszonyszaacutemban megadott erősiacuteteacutes eacuterteacutekeket
- Au = -150 - Ai = 365 - AP = 1450
9 feladat Hataacuterozza meg viszonyszaacutemban az alaacutebbi dB-ben megadott erősiacuteteacutes eacuterteacutekeket
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
24
- Au = 45 dB - Ai = 32 dB - AP = 70 dB
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
25
OumlNELLENŐRZŐ FELADATOK
1 feladat
Szaacutemiacutetaacutessal hataacuterozza meg az alaacutebbi koumlzoumls emitteres baacutezisaacuteram taacuteplaacutelaacutesuacute erősiacutető munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesait
19 aacutebra
Adatok
UT = 10 V IC0 = 25 mA UE0 = 2 V UCE0 = 3V B = 200 UBE0 = 06 V
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
26
Feladatok
a) Jeloumllje be a kapcsolaacutesi rajzon a munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok meghataacuterozaacutesaacutehoz szuumlkseacuteges egyenaacuteramokat eacutes egyenfeszuumlltseacutegeket
b) Hataacuterozza meg a munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok (RC RE RB) szaacutemszerű eacuterteacutekeacutet
RC =
RE =
RB=
2 feladat
Meacuteretezze az alaacutebbi Source kapcsolaacutesuacute erősiacutető fokozatot
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
27
20 aacutebra
Adatok
UT = 12 V Rt = 20 k RG = 1 M RD = 4 k y21s = 25 mS y22s = 25 S Ug = 50 mV Rg = 50 k
Feladatok
a) Keacutesziacutetse el a meacuteretezeacutes előtt aacutelloacute aacuteramkoumlr admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
28
b) Hataacuterozza meg dB-ben az erősiacutető feszuumlltseacutegerősiacuteteacuteseacutet terhelő ellenaacutellaacutes neacutelkuumll eacutes terheleacutessel
Au=
au=
Aut=
aut=
c) Szaacutemiacutetsa ki az erősiacutető fokozat bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesaacutet
Rbe=
Rki=
d) Hataacuterozza meg a terhelt erősiacutető fokozat kimeneteacuten megjelenő feszuumlltseacuteg eacuterteacutekeacutet
Ukit=
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
29
3 feladat
Meacuteretezze egy RC csatolaacutesuacute erősiacutető alapkapcsolaacutes csatoloacute kondenzaacutetorait
Adatok
rbe= 1 M bemeneti ellenaacutellaacutes rki= 4 k kimeneti ellenaacutellaacutes Rg= 10 k vezeacuterlő generaacutetor belső ellenaacutellaacutesa Rt= 20 k terhelő ellenaacutellaacutes fa1= 10Hz a bemeneti koumlr alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja fa2= 40 Hz a kimeneti koumlr alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja
Feladatok
a) Keacutesziacutetse el az erősiacutető bemeneteacutehez tartozoacute helyettesiacutető aacuteramkoumlrt eacutes az alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a bemeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesaacutet
Cbe=
b) Keacutesziacutetse el az erősiacutető kimeneteacutehez tartozoacute helyettesiacutető aacuteramkoumlrt eacutes az alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a kimeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesaacutet
Cki=
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
30
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
31
MEGOLDAacuteSOK
1 feladat
a) A munkaponti egyenaacuteramok eacutes egyenfeszuumlltseacutegek feltuumlnteteacutese a kapcsolaacutesi rajzon
21 aacutebra
b) A munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok szaacutemszerűsiacutetett meghataacuterozaacutesa
Az ellenaacutellaacutesok kiszaacutemiacutetaacutesaacutehoz a kapcsolaacutesi rajz segiacutetseacutegeacutevel az Ohm- eacutes a Kirchhoff-toumlrveacutenyek alkalmazaacutesaacuteval lehet eljutni
0CEUUUU00
EC RRT
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
32
V2U 00 ER U
E
V5V3V2V10UUUU 0CE00
EC RTR
Ω200mA25
V5
I
UR
0CC
0 CR
μA125200
mA25
B
II 0C
0B
mA12552μA251mA52III 0B0C0E
Ω80mA12525
V2
I
UR
0E
0EE
V47V2V60V10UUUUUU 000R EBETBTB
Ω60μA125
V47
I
UR
0
R B
BB
2 feladat
a) Az erősiacutető fokozat helyettesiacutető keacutepe
22 aacutebra
b) A feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes terheleacutes neacutelkuumll eacutes terheleacutessel
099k 633mS 52 k 4mS 5020
1mS 52
uA
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
33
dBAa uu 1719099lg 20lg 20
697k 083mS 52 k 20k 4mS 5020
1mS 52
utA
dBAa uut 7217697lg 20lg 20
c) Az erősiacutető bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesa a helyettesiacutető keacutep alapjaacuten
M 1 Gbe Rr
k 633k 4mS 0025
1=
1
22D
ski R
yr
d) A terhelt erősiacutető kimeneti feszuumlltseacutege
mV 334 099mV4762= utbekit Auu
mV6247k 50M 1
M 1mV 50
gG
Ggbe RR
Ruu
3 feladat
a) Az erősiacutető bemeneti aacuteramkoumlre eacutes a bemeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesa
23 aacutebra
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
34
gbeC RrXbe
beaC Cf
Xbe
12
1
nFHzRrf
Cgbea
be 71510101102
1
2
146
1
a) Az erősiacutető kimeneti aacuteramkoumlre eacutes a kimeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesa
24 aacutebra
tkiC RrXki
kiaC Cf
Xki
22
1
nFHzRrf
Ctkia
ki 81651020104402
1
2
133
2
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
35
IRODALOMJEGYZEacuteK
FELHASZNAacuteLT IRODALOM Kovaacutecs Csongor Elektronikus aacuteramkoumlroumlk tankoumlnyv Generaacutel Press Kiadoacute 2005
Gergely Istvaacuten Elektrotechnika General Press Kiadoacute 2009
Zombori Beacutela Elektronika Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
Zombori Beacutela Elektronikai feladatgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2008
Koacuteroacutedi Daacutevid ndash Toacuteth S Roacutebert Villamossaacutegtani alapismeretek NSZFI Tankoumlnyvkiadoacute 2005
Horvaacuteth Ernő Elektronika feladatgyűjtemeacuteny I Terra Print Kiadoacute 1994
Szűcs Laacuteszloacuteneacute Elektronikai peacuteldataacuter Lexika Tankoumlnyvkiadoacute 1997
AJAacuteNLOTT IRODALOM U TietzendashCh Scenk Analoacuteg eacutes digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Műszaki Koumlnyvkiadoacute Budapest 1990
Mihaacutely Laacuteszloacute Elektronikai tesztgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
MUNKAANYAG
A(z) 0917-06 modul 038-as szakmai tankoumlnyvi tartalomeleme
felhasznaacutelhatoacute az alaacutebbi szakkeacutepesiacuteteacutesekhez
A szakkeacutepesiacuteteacutes OKJ azonosiacutetoacute szaacutema A szakkeacutepesiacuteteacutes megnevezeacutese
54 523 01 0000 00 00 Elektronikai technikus
A szakmai tankoumlnyvi tartalomelem feldolgozaacutesaacutehoz ajaacutenlott oacuteraszaacutem
10 oacutera
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
1
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
ESETFELVETEacuteS ndash MUNKAHELYZET
Uacutej munkahelyeacutenek profilja gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők tervezeacutese meacuteretezeacutese eacutes műkoumldteteacutese A teacutenyleges munkaveacutegzeacutes előtt reacuteszt kell vennie egy speciaacutelis szakmai tanfolyamon amelynek beleacutepeacutesi felteacutetele a bipolaacuteris eacutes unipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett erősiacutetőfokozatok munkapontbeaacutelliacutetaacutesi megoldaacutesainak vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőinek az ismerete Az alaacutebbiakban segiacutetseacuteget kaphat a meacuteretezeacutesi alapok elsajaacutetiacutetaacutesaacutehoz felfrissiacuteteacuteseacutehez Tanulmaacutenyozza az alaacutebbi szakmai informaacutecioacutekat s oldja meg az oumlnellenőrző feladatokat
SZAKMAI INFORMAacuteCIOacuteTARTALOM
BEVEZETŐ A gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők meacuteretezeacuteseacutehez elengedhetetlen az erősiacutetők feleacutepiacuteteacuteseacutenek belső kapcsolatrendszereacutenek a megismereacutese Az elviekben elkeacutepzelt sztatikus uumlzemmoacuted megismereacutese vezet a műszaki gyakorlat dinamikus uumlzemmoacutedjaacutenak a tisztaacutezaacutesaacutehoz Egy erősiacutető fokozat műkoumldteteacuteseacutehez munkapont beaacutelliacutetaacutes szuumlkseacuteges Az elektronikai gyakorlatban a munkapont beaacutelliacutetaacutest aacuteltalaacuteban egy taacutepegyseacutegről biztosiacutetjaacutek kuumlloumlnboumlző eacuterteacutekű ellenaacutellaacutesok beiktataacutesaacuteval Az aktiacutev elemelemek parameacuteterei eacutes a kapcsoloacutedoacute ellenaacutellaacutesok megszabjaacutek az erősiacutetők vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőit Az erősiacutető frekvencia-aacutetviteleacutet csatoloacute- hidegiacutető- szereleacutesi- szoacutert- eacutes reacuteteg-kapacitaacutesok is befolyaacutesoljaacutek Az erősiacutetők meacuteretezeacutese alapvetően munkapont beaacutelliacutetaacutest eacutes vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzők meghataacuterozaacutesaacutet jelenti A meacuteretezeacutest megkoumlnnyiacuteti az aktiacutev elem illetve a teljes erősiacutető neacutegypoacutelusos helyettesiacutető keacutepeacutenek a felrajzolaacutesa A meacuteretezeacutes veacutegrehajtaacutesa utaacuten lehet az erősiacutető aacuteramkoumlrt oumlsszeaacutelliacutetani eacutes a gyakorlatban igen sokfeacutele ceacutelra alkalmazni
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
2
ERŐSIacuteTŐFOKOZATOK MUNKAPONT BEAacuteLLIacuteTAacuteSA Az elektronika legalapvetőbb aktiacutev elemei a bipolaacuteris eacutes a teacutervezeacuterleacutesű tranzisztorok A 3 kivezeteacutessel rendelkező eszkoumlzoumlket az erősiacutető alapkapcsolaacutesokban az egyik elektroacuteda bemenet - kimenet koumlzoumltti koumlzoumlsiacuteteacuteseacutevel neacutegypoacuteluskeacutent kezeljuumlk A tranzisztorok feleacutepiacuteteacuteseacutenek műkoumldeacuteseacutenek tulajdonsaacutegainak eacutes jelleggoumlrbeacuteinek ismereteacuteben kimondhatoacute hogy ezek az aktiacutev alapelemek aacuteramkoumlroumlkben erősiacutetőelemkeacutent eacutes kapcsoloacuteelemkeacutent egyaraacutent alkalmazhatoacutek Az aktiacutev eszkoumlzoumlk műkoumldteteacuteseacutenek vezeacuterleacuteseacutenek előfelteacutetele az egyenaacuteramuacute felteacutetelek biztosiacutetaacutesa azaz a munkapont beaacutelliacutetaacutesa
Munkapont az eszkoumlz egyenaacuteramuacute uumlzemi koumlruumllmeacutenyeit biztosiacutetoacute oumlsszetartozoacute egyenaacuteram-egyenfeszuumlltseacuteg eacuterteacutekek Grafikusan a jelleggoumlrbeacuteken oumlsszetartozoacute egyenaacuteram-egyenfeszuumlltseacuteg eacuterteacutekpaacuter aacuteltal meghataacuterozott pont
Munkapont beaacutelliacutetaacutes a műkoumldteteacutes vezeacuterleacutes alapfelteacutetelekeacutent az aktiacutev eszkoumlz bemeneti eacutes kimeneti kapcsaira megfelelő egyenfeszuumlltseacutegek biztosiacutetaacutesa
Vezeacuterleacutes az egyenfeszuumlltseacutegekkel beaacutelliacutetott munkapontuacute aktiacutev elem bemeneteacutere műkoumldtető vaacuteltakozoacute jel kapcsolaacutesa Vezeacuterleacutes hataacutesaacutera a munkapont mozgaacutest veacutegez a jelleggoumlrbeacuten
Az 1 aacutebraacuten a tranzisztorok aacutetviteli karakterisztikaacutein kuumlloumlnboumlző munkapont beaacutelliacutetaacutesok tanulmaacutenyozhatoacutek
1 aacutebra Műkoumldeacutesi tartomaacutenyok eacutes munkapontok a tranzisztorok transzfer karakterisztikaacutein
A bipolaacuteris eacutes az unipolaacuteris tranzisztor transzfer jelleggoumlrbeacuteje egyaraacutent keacutet tartomaacutenyra bonthatoacute
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
3
Lineaacuteris tartomaacuteny (I) rarr az aktiacutev elem aacuterama egyenesen araacutenyos a vezeacuterlő feszuumlltseacuteg időbeni vaacuteltozaacutesaacuteval Az M1 munkapont koumlrnyezeteacuteben az aktiacutev elem lineaacuterisan műkoumldik Ebben a tartomaacutenyban az aktiacutev elem alakhű erősiacuteteacutesre alkalmazhatoacute
Nemlineaacuteris tartomaacuteny (II) rarr az aktiacutev elem aacuterama nem egyenesen araacutenyos a vezeacuterlő feszuumlltseacuteg időbeni vaacuteltozaacutesaacuteval Az M2 munkapont koumlrnyezeteacuteben az aktiacutev elem nemlineaacuterisan műkoumldik Az ilyen elhelyezeacutesű munkapontot leginkaacutebb kapcsoloacuteeszkoumlzoumlkneacutel hasznaacuteljaacutek ki
A 2 aacutebra bemutatja mindkeacutet munkapont beaacutelliacutetaacutesnaacutel egy bipolaacuteris tranzisztor jelaacutetviteleacutet
2 aacutebra Bipolaacuteris tranzisztor vezeacuterleacutese lineaacuteris eacutes nemlineaacuteris uumlzemmoacutedban
Laacutethatoacute hogy az M1 munkapont koumlruumlli szakaszon vezeacuterelt erősiacutető lineaacuterisan viszi aacutet a jelet Az M2 munkapont alkalmazaacutesaacutenaacutel a kimeneti jel eltorzul a jelaacutetvitel nemlineaacuteris
1 Sztatikus uumlzemmoacuted
Sztatikus uumlzemmoacutedban a bemeneti vezeacuterleacutes hataacutesaacutera csak az aktiacutev eszkoumlz kimeneti aacuterama vaacuteltozik a kimeneti feszuumlltseacutege aacutellandoacute marad Ilyenkor az aktiacutev elem kimeneti koumlreacuteben roumlvidzaacuter van Neacutegy feacutele munkapont beaacutelliacutetaacutes lehetseacuteges attoacutel fuumlggően hogy a munkapontot az aktiacutev elem aacutetviteli karakterisztikaacutejaacutenak melyik reacuteszeacutere aacutelliacutetjuk be
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
4
A osztaacutelyuacute beaacutelliacutetaacutes (MA) munkapont elhelyezeacutes a lineaacuteris szakaszon s vezeacuterleacuteskor a munkapont veacutegig a lineaacuteris szakaszon mozog Az aktiacutev elem a vezeacuterlő jel mindkeacutet feacutelperioacutedusaacuteban lineaacuterisan műkoumldik
B osztaacutelyuacute beaacutelliacutetaacutes (MB) munkapont elhelyezeacutes a lezaacuteraacutesi pontban s vezeacuterleacuteskor a munkapont a jelleggoumlrbe mindkeacutet tartomaacutenyaacuteba aacutetkeruumll Ilyenkor az aktiacutev elem csak a vezeacuterlő jel egyik feacutelperioacutedusaacuteban műkoumldik erősiacutető elemkeacutent
AB osztaacutelyuacute beaacutelliacutetaacutes (MAB) munkapont elhelyezeacutes az MA eacutes MB koumlzoumltti tartomaacutenyban Vezeacuterleacuteskor feacutel perioacutedusidőneacutel hosszabb ideig folyik aacuteram az aktiacutev elemen
C osztaacutelyuacute beaacutelliacutetaacutes (MC) munkapont elhelyezeacutes a karakterisztika zaacuteraacutesi tartomaacutenyaacuteban Vezeacuterleacuteskor feacutel perioacutedusidőneacutel roumlvidebb ideig folyik aacuteram az aktiacutev elemen
A 3 aacutebraacuten sztatikus uumlzemmoacutedban laacutethatoacute egy bipolaacuteris tranzisztor vezeacuterleacuteseacutehez oumlsszeaacutelliacutetott aacuteramkoumlri megoldaacutes valamint a jellegzetes munkapont elhelyezeacutesek
FONTOS A reacutegebbi szabvaacutenyok a tranzisztoroknaacutel a koumlrbe foglalt jeloumlleacutest alkalmaztaacutek de az MSZ EN 60617-x szabvaacutenynak a koumlr neacutelkuumlli jeloumlleacutesek felelnek meg A bipolaacuteris eacutes az unipolaacuteris tranzisztorokat tartalmazoacute aacuteramkoumlroumlk kezeleacuteseacuteneacutel ez a tananyagelem az aktiacutev aacuteramkoumlri elem koumlrbefoglalaacutesaacutet alkalmazza
3 aacutebra Bipolaacuteris tranzisztor vezeacuterleacutese sztatikus uumlzemmoacutedban
A fenti aacuteramkoumlrben a munkapont beaacutelliacutetaacutesaacutehoz meghataacuterozott egyenfeszuumlltseacutegeket (UBEo UCE) kell alkalmazni az aktiacutev elem bemeneti eacutes kimeneti koumlreacuteben Az egyenfeszuumlltseacutegek szabjaacutek meg hogy a tranzisztor milyen munkapontba keruumll Az Uvezeacuterlő jelet az UBEo munkaponti egyenfeszuumlltseacutegre kell raacuteuumlltetni (szuperponaacutelni) Az oumlsszetett bemeneti jel
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
5
UBE = UBEo+Uvezeacuterlő
A legjobb kivezeacuterelhetőseacuteg uacutegy eacuterhető el ha A osztaacutelyuacute munkapont beaacutelliacutetaacutest alkalmazunk s az MA munkapontot a jelleggoumlrbe lineaacuteris tartomaacutenyaacutenak koumlzepeacutere vaacutelasztjuk Ekkor is hataacutert szab a maximaacutelisan megengedett kollektor aacuteram (ICmax)
2 Dinamikus uumlzemmoacuted
Dinamikus uumlzemmoacutedban a bemeneti vezeacuterleacutes hataacutesaacutera az aktiacutev eszkoumlz kimeneti feszuumlltseacutege koumlveti a bemeneti jel vaacuteltozaacutesaacutet Ilyenkor az aktiacutev elem kimeneti koumlreacuteben egy munkaellenaacutellaacutes talaacutelhatoacute
A 4 aacutebraacuten egy bipolaacuteris tranzisztor dinamikus vezeacuterleacuteseacutehez oumlsszeaacutelliacutetott aacuteramkoumlr elvi kapcsolaacutesa eacutes a kimeneti karakterisztika munkaegyenese tanulmaacutenyozhatoacute
4 aacutebra Bipolaacuteris tranzisztor vezeacuterleacutese dinamikus uumlzemmoacutedban
Munkaegyenes az aktiacutev elem kimeneti karakterisztikaacutejaacuten a kimeneti koumlrben meacuterhető feszuumlltseacuteg eacutes a kimeneti aacuteram koumlzoumltti lineaacuteris kapcsolat grafikus megjeleniacuteteacuteseacutet szimbolizaacuteloacute egyenes Bipolaacuteris tranzisztornaacutel a kiinduloacute egyenlet
UT = IC RC + UCE
A munkaegyenes meredekseacutegeacutet kizaacuteroacutelag a kimeneti koumlrben elhelyezett ellenaacutellaacutes vagy ellenaacutellaacutesok eacuterteacuteke befolyaacutesolja
A munkaegyenesen bejeloumllt 1-es eacutes 2-es pontok koumlzoumltt talaacutelhatoacute a tranzisztor normaacutel műkoumldeacutesi tartomaacutenya
Munkaellenaacutellaacutes dinamikus uumlzemmoacutedban az aktiacutev elem kimeneti koumlreacuteben elhelyezett ellenaacutellaacutes vagy ellenaacutellaacutesok melynek hataacutesaacutera vezeacuterleacuteskor a kimeneti feszuumlltseacuteg vaacuteltozik
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
6
Munkapontbeaacutelliacutetaacutes a műszaki gyakorlatban az erősiacutetőfokozatok uumlzemi műkoumldeacuteseacutenek felteacutetelekeacutent az aktiacutev elem bemeneti eacutes kimeneti kapcsaira előiacutert eacuterteacutekű egyenfeszuumlltseacutegek beaacutelliacutetaacutesa
Optimaacutelis munkapontbeaacutelliacutetaacutes egyetlen taacutepegyseacuteggel eacutes kuumlloumlnboumlző helyekre kapcsolt ellenaacutellaacutesokkal egyenfeszuumlltseacutegek biztosiacutetaacutesa Termeacuteszetesen az ellenaacutellaacutesok az erősiacutetők jellemzőit is befolyaacutesoljaacutek
Az 5 eacutes 6 aacutebraacuten egy NPN tiacutepusuacute bipolaacuteris tranzisztor eacutes egy N csatornaacutes jFET tranzisztornaacutel alkalmazott munkapontbeaacutelliacutetaacutesi megoldaacutesokat laacutethatunk
5 aacutebra Bipolaacuteris tranzisztor munkapontjaacutenak beaacutelliacutetaacutesa
A bipolaacuteris tranzisztoros kapcsolaacutesi rajzokon a munkaponti adatok a koumlvetkezők UBEo UCEo IBo ICo IEo A munkaponti adatok koumlzuumll az UBEo eacuterteacuteke germaacutenium alapanyag eseteacuten 02-03V sziliacutecium tranzisztoroknaacutel 06-07 V
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
7
6 aacutebra Teacutervezeacuterleacutesű tranzisztor munkapontjaacutenak beaacutelliacutetaacutesa
A teacutervezeacuterleacutesű tranzisztoros kapcsolaacutesi rajzokon a munkaponti adatok a koumlvetkezők UGSo UDSo IDo
A P csatornaacutes bipolaacuteris tranzisztornaacutel eacutes a MOSFET tiacutepusuacute tranzisztoroknaacutel a munkapontbeaacutelliacutetaacutes hasonloacute elveken alapszik
A munkapont-beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok meacuteretezeacutese a munkaponti adatok ismereteacuteben az Ohm- eacutes Kirchhoff toumlrveacutenyek segiacutetseacutegeacutevel toumlrteacutenik Neacutezzuumlnk neacutehaacuteny egyszerű meacuteretezeacutesi mintapeacuteldaacutet
1 mintapeacutelda
Meacuteretezzuumlk az 5 aacutebraacuten laacutethatoacute baacutezis-ellenaacutellaacutesos koumlzoumls emitteres erősiacutető munkapont-beaacutelliacutetoacute elemeit (RC RE RB)
Munkaponti adatok
UT = 15 V UBE0 = 06 V IC0 = 6 mA IB0 = 50 μA UCE0 = 52 V URE = 2 V
Megoldaacutes
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
8
A kapcsolaacutesi rajz segiacutetseacutegeacutevel az Ohm- eacutes a Kirchhoff-toumlrveacutenyek alkalmazaacutesaacuteval feliacuterjuk a meghataacuterozandoacute ellenaacutellaacutesokon eső egyenfeszuumlltseacuteget eacutes elosztjuk az ellenaacutellaacutesokon aacutetfolyoacute egyenaacuterammal
k 136
22515
0
mA
VVV
I
UUUR
C
RECEOTC
k 250 50
V 2V 06V 15
0
0
AI
UUUR
B
REBETB
330 506
V 2
00
AmAII
RUR
BC
EE
(Amennyiben a kiszaacutemiacutetott ellenaacutellaacutes eacuterteacutekekhez a műszaki gyakorlatban nem tartoznak ellenaacutellaacutesok akkor az elmeacuteleti eredmeacutenyekhez legkoumlzelebb eső szabvaacutenyos eacuterteacutekű ellenaacutellaacutesokat kell vaacutelasztani)
2 mintafeladat
Meacuteretezzuumlk a 6 aacutebraacuten laacutethatoacute source-ellenaacutellaacutesos source kapcsolaacutesuacute jFET-es erősiacutető munkapont-beaacutelliacutetoacute elemeit (RS RD)
Munkaponti adatok
UT = 15 V ID0 = 1 mA UGS0 = -25 V UDS0 = 65 V A kapcsolaacutesban feltuumlntetett R1 ellenaacutellaacutes a munkapont beaacutelliacutetaacutesban nem jaacutetszik szerepet
Megoldaacutes
A kapcsolaacutesi rajz segiacutetseacutegeacutevel itt is az Ohm- eacutes a Kirchhoff-toumlrveacutenyek alkalmazaacutesa toumlrteacutenik
k 52mA 1
V 25
0
0 D
GSS I
UR
Magyaraacutezat vezeacuterleacutes neacutelkuumll az R1 ellenaacutellaacuteson nem folyik aacuteram iacutegy nem esik rajta feszuumlltseacuteg ezeacutert az RS ellenaacutellaacuteson a hurok toumlrveacuteny szerint 25 V feszuumlltseacutegnek kell esnie
kmA
V
I
UR
D
RD
D 61
6
0
Magyaraacutezat a kimeneti oldalra feliacutert huroktoumlrveacuteny segiacutetseacutegeacutevel kifejezhető az RD ellenaacutellaacutesra jutoacute egyenfeszuumlltseacuteg
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
9
VVVVUUUU
UUUU
SD
SD
RDSTR
DSRRT
65256150
0
ERŐSIacuteTŐK AKTIacuteV ALAPELEMEINEK HELYETTESIacuteTŐ KEacutePEI Az erősiacutetők aktiacutev diszkreacutet elemeinek tekintjuumlk a bipolaacuteris eacutes az unipolaacuteris tranzisztorokat Mindkeacutet aktiacutev elem 3 kivezeteacutessel rendelkezik de erősiacutető alapkapcsolaacutesokban az egyik elektroacutedaacutet a bemenet-kimenet szempontjaacuteboacutel koumlzoumlsnek tekintjuumlk s iacutegy a tranzisztorok aktiacutev lineaacuteris neacutegypoacuteluskeacutent kezelhetők Az ilyen tiacutepusuacute neacutegypoacutelusokhoz az elektronikai meacuteretezeacutes helyettesiacutető keacutepeket rendel
Helyettesiacutető keacutep az elektronikai eszkoumlz jellemzeacuteseacutet segiacutető elektronikai szaacutemiacutetaacutesok szempontjaacuteboacutel egyeneacuterteacutekű hagyomaacutenyos alapelemekből feleacutepiacutetett aacuteramkoumlr Az ilyen kapcsolaacutes elektronikai szempontboacutel ugyanuacutegy viselkedik mint az eredeti elektronikai eszkoumlz Az erősiacutetőelemek helyettesiacutető keacutepe feszuumlltseacuteg- eacutesvagy aacuteramgeneraacutetorokboacutel valamint passziacutev elemekből feleacutepiacutetett lineaacuteris neacutegypoacutelus A helyettesiacutető keacutepek alkalmazaacutesa szemleacuteletesseacute eacutes aacutetlaacutethatoacutebbaacute teszi az erősiacutetők műkoumldeacuteseacutet meacuteretezeacuteseacutet
Az aktiacutev elemek neacutegypoacutelusos helyettesiacutető keacutepeineacutel a hibrid (h) az inverz hibrid (d) vagy az admittancia (y) parameacutetereket alkalmazzaacutek
Hibrid (vegyes h) parameacuteterű egyenletrendszer
2221212
2121111
uhihi
uhihu
Inverz hibrid (fordiacutetott vegyes d) parameacuteterű egyenletrendszer
i d u d i
u d u d i1 11 1 12 2
2 21 1 22 2
Admittancia (vezetőkeacutepesseacuteg y) parameacuteteres egyenletrendszer
i y u y u
i y u y u1 11 1 12 2
2 21 1 22 2
1 Bipolaacuteris tranzisztorok helyettesiacutető keacutepe
Kisfrekvenciaacutes műkoumldteteacutesneacutel a bipolaacuteris tranzisztorokhoz leggyakrabban a hibrid (h) parameacutetereket hasznaacuteljaacutek
Nagyfrekvenciaacuten az admittancia (y) parameacutetereket alkalmazzaacutek
A 7 eacutes 8 aacutebraacuten az NPN tiacutepusuacute bipolaacuteris tranzisztorok helyettesiacutető keacutepei laacutethatoacutek
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
10
7 aacutebra Bipolaacuteris tranzisztor kisfrekvenciaacutes hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
8 aacutebra Bipolaacuteris tranzisztor nagyfrekvenciaacutes admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
A bipolaacuteris tranzisztoroknaacutel megfigyelhető hogy 1 db aacuteramgeneraacutetorral eacutes 2 db ellenaacutellaacutessal megalkothatoacute a helyettesiacutető keacutep Termeacuteszetesen a PNP tranzisztorokhoz illetve azok koumlzoumls kollektoruacute eacutes koumlzoumls baacutezisuacute alkalmazaacutesaihoz hasonloacute elvű helyettesiacutető keacutepek keacutesziacutethetők
1 Unipolaacuteris tranzisztorok helyettesiacutető keacutepei
A teacutervezeacuterleacutesű tranzisztorokhoz meacutereacutestechnikai szempontok szerint az admittancia (y) vagy az inverz hibrid (d) parameacutetereket alkalmazzaacutek
A 9 eacutes 10 aacutebraacuten N csatornaacutes source kapcsolaacutesuacute jFET tranzisztorok helyettesiacutető keacutepei tanulmaacutenyozhatoacutek
9 aacutebra jFET tranzisztor admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
11
10 aacutebra jFET tranzisztor inverz hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
Az unipolaacuteris tranzisztorok helyettesiacutető keacutepein megfigyelhető hogy a bemeneti aacuteramuk elhanyagolhatoacute iacutegy bemenetuumlk szakadaacutesnak tekinthető A helyettesiacutető keacutep 1db feszuumlltseacuteg- vagy aacuteramgeneraacutetorboacutel 1 db ellenaacutellaacutesboacutel eacutes egy db szakadaacutes jelkeacutepből oumlsszerakhatoacute
Termeacuteszetesen a P csatornaacutes jFET-ekhez vagy a MOSFET-ekhez illetve azok drain eacutes gate kapcsolaacutesaihoz hasonloacute elvű helyettesiacutető keacutepek keacutesziacutethetők
Az eddigiekben koumlrbejaacutertuk a bipolaacuteris eacutes az unipolaacuteris tranzisztorok neacutegypoacutelusos helyettesiacutető keacutepeit Az elsajaacutetiacutetott ismeretek birtokaacuteban elkeacutesziacutethető baacutermely erősiacutető alapkapcsolaacutes vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute helyettesiacutető keacutepe Gyakorlati peacuteldakeacutent a 11 aacutebraacuten vizsgaacuteljuk meg egy koumlzoumls emitteres baacutezisosztoacutes alapkapcsolaacutes hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet
11 aacutebra Koumlzoumls emitteres alapkapcsolaacutes eacutes hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
A 11 aacutebra NPN tranzisztoros emitter kapcsolaacutesuacute erősiacutetőjeacutet feszuumlltseacuteggeneraacutetor (ug Rg) vezeacuterli s a kimeneteacutet terhelő ellenaacutellaacutes (Rt) zaacuterja Az aacutebraacuten elkuumlloumlniacutetve felismerhető a tranzisztor hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe A baacutezisosztoacute (R1 R2) eacutes a munkaellenaacutellaacutes (Rc) elhelyezkedeacuteseacutet a helyettesiacutető keacutepen magyaraacutezza hogy az UT feszuumlltseacutegű taacutepegyseacuteg vaacuteltakozoacute aacuteram szempontjaacuteboacutel roumlvidzaacuternak tekinthető A kondenzaacutetorok (Cbe Cki CE) vaacuteltakozoacute aacuteramon a helyettesiacutető keacutepen szinteacuten roumlvidzaacuterkeacutent szerepelnek Az emitter kondenzaacutetor a helyettesiacuteteacutesneacutel az emitter ellenaacutellaacutet is roumlvidre zaacuterja
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
12
Termeacuteszetesen hasonloacutean helyettesiacutethető a toumlbbi bipolaacuteris tranzisztoros alapkapcsolaacutes s ugyanilyen moacutedszerrel megalkothatoacutek a teacutervezeacuterleacutesű tranzisztoros alapkapcsolaacutesok helyettesiacutető keacutepei
Az erősiacutetők vaacuteltakozoacute aacuteramuacute jellemzőit a kapcsolaacutesi rajzuk eacutes helyettesiacutető keacutepeik segiacutetseacutegeacutevel lehet legszemleacuteletesebben eacutertelmezni
ERŐSIacuteTŐK JELLEMZŐI Erősiacutető elektronikus aacuteramkoumlr aktiacutev neacutegypoacutelus amely a bemeneteacutere vezetett elektromos jelből a kimeneteacuten megegyező hullaacutemformaacutejuacute de tetszőlegesen nagyobb eacuterteacutekű elektromos jelet szolgaacuteltat A kapcsolaacuteshoz alkalmazott taacutepegyseacuteg energiaacuteja fedezi a nagyobb eacuterteacutekű jel teljesiacutetmeacutenynoumlvekedeacuteseacutet
Erősiacuteteacutes vezeacuterelt teljesiacutetmeacuteny-aacutetalakiacutetaacutes
A 12 aacutebraacuten egy erősiacutető aacuteltalaacutenos toumlmbvaacutezlatos jeloumlleacutese laacutethatoacute Az erősiacutető bemeneteacuten egy ug feszuumlltseacutegű Rg belső ellenaacutellaacutesuacute generaacutetor biztosiacutetja az ube bemeneti feszuumlltseacuteget eacutes ibe bemeneti aacuteramot A kimeneten Rt terhelő ellenaacutellaacuteson joumln leacutetre az uki kimeneti feszuumlltseacuteg eacutes az iki kimeneti aacuteram
12 aacutebra Erősiacutető toumlmbvaacutezlatos jeloumlleacutese
A toumlmbvaacutezlatos jeloumlleacutesen feltuumlntetett haacuteromszoumlg jelkeacutepezi az erősiacuteteacutes iraacutenyaacutet Az erősiacuteteacutesek megvaloacutesiacutetaacutesaacutehoz aktiacutev elem(ek) (bipolaacuteris eacutesvagy unipolaacuteris tranzisztorok) szuumlkseacutegesek Az erősiacutető kapcsolaacutesokban a munkapont beaacutelliacutetaacutesaacutera ellenaacutellaacutesok kellenek melyek befolyaacutesoljaacutek az erősiacutető jellemzőit is A gyakorlati aacuteramkoumlroumlkben a megfelelő műkoumldeacutest kondenzaacutetorok is biztosiacutetjaacutek
Az erősiacutetőket kuumlloumlnboumlző szempontok szerint osztaacutelyozhatjuk A kuumlloumlnboumlző erősiacutetőfajtaacutekat s azok roumlvid ismertetőjeacutet - a teljesseacuteg igeacutenye neacutelkuumll - a 13 aacutebra tartalmazza
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
13
13 aacutebra Az erősiacutetők csoportosiacutetaacutesa
Az erősiacutetők legfontosabb jellemzői az alaacutebbi csoportokba sorolhatoacutek
- Erősiacuteteacutesek - Bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutes - Egyeacuteb erősiacutető jellemzők
1 Erősiacuteteacutesek
Az erősiacutető kapcsolaacutesoknaacutel eacutertelmezett erősiacuteteacutesek feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes aacuteramerősiacuteteacutes teljesiacutetmeacutenyerősiacuteteacutes Az erősiacuteteacutesek kifejezhetők viszonyszaacutemban eacutes logaritmikusan decibel-ben is Az alaacutebbi oumlsszefuumlggeacuteseket elsősorban a meacutereacuteses meghataacuterozaacutesokhoz alkalmazzaacutek
Feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes nagysaacutega a kimeneti eacutes a bemeneti feszuumlltseacuteg csuacutecseacuterteacutekeacutenek vagy effektiacutev eacuterteacutekeacutenek haacutenyadosa
effbe
effki
csuacutecsbe
csuacutecskiu U
U
U
UA
dBAa uu lg 20
Aacuteramerősiacuteteacutes nagysaacutega a kimeneti eacutes a bemeneti aacuteram csuacutecseacuterteacutekeacutenek vagy effektiacutev eacuterteacutekeacutenek haacutenyadosa
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
14
effbe
effki
csuacutecsbe
csuacutecskii I
I
I
IA
dBAa ii lg 20
Teljesiacutetmeacutenyerősiacuteteacutes nagysaacutega a kimeneti eacutes a bemeneti teljesiacutetmeacuteny csuacutecseacuterteacutekeacutenek vagy effektiacutev eacuterteacutekeacutenek haacutenyadosa
iueffbe
effki
csuacutecsbe
csuacutecskip AA
P
P
P
PA
dBAa pp lg 10
Szinuszos vezeacuterleacutes eseteacuten a csuacutecseacuterteacutek eacutes az effektiacutev eacuterteacutek koumlzoumltti kapcsolat
2
csuacutecseacuterteacutekeacuterteacutekeffektiacutev
Fontos az erősiacuteteacutesek a valoacutesaacutegban preciacutezen csak komplex szaacutemokkal eacutertelmezhetők mert bemeneti eacutes kimeneti jelei ritkaacuten azonos faacutezisuacuteak A fenti oumlsszefuumlggeacutesek a faacutezisszoumlget nem veszik figyelembe
2 Bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutes
Az erősiacutetők bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesait az Ohm toumlrveacuteny alkalmazaacutesaacuteval iacuterhatjuk fel Az oumlsszefuumlggeacutesekben a csuacutecseacuterteacutekekkel vagy az effektiacutev eacuterteacutekekkel szaacutemolunk Az alaacutebbi keacutepleteket elsősorban a meacutereacuteses meghataacuterozaacutesnaacutel alkalmazzaacutek
Bemeneti ellenaacutellaacutes nagysaacutegaacutet az erősiacutető bemeneti feszuumlltseacutegeacutenek (Ube) eacutes bemeneti aacuteramaacutenak (Ibe) haacutenyadosa hataacuterozza meg
effbe
effbe
csuacutecsbe
csuacutecsbebe I
U
I
Ur
Kimeneti ellenaacutellaacutes nagysaacutegaacutet az erősiacutető terheleacutes neacutelkuumlli uumlresjaacuterati kimeneti feszuumlltseacutegeacutenek (Ukiuuml) eacutes kimeneti roumlvidzaacuteraacutesi aacuteramaacutenak (Ikir) haacutenyadosa hataacuterozza meg
effrki
effuumlki
csuacutecsrki
csuacutecsuumlkiki I
U
I
Ur
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
15
14 aacutebra Az erősiacutető feleacutepiacuteteacutese a bemenet eacutes a kimenet szempontjaacuteboacutel
A 14 aacutebraacuten megfigyelhető hogy az erősiacutető bemeneti reacuteszeacutet a bemeneti ellenaacutellaacutes keacutepviseli amely terheli a vezeacuterlő generaacutetort Az erősiacutető kimeneti oldala generaacutetorkeacutent foghatoacute fel amelyet a terhelő ellenaacutellaacutes terhel
Elmeacuteleti meacuteretezeacutesekneacutel a pontos oumlsszefuumlggeacuteseket az erősiacutető teljes helyettesiacutető keacutepe alapjaacuten lehet feliacuterni
3 Egyeacuteb erősiacutető jellemzők
Az erősiacutetők gyakorlati alkalmazaacutesa egyeacuteb jellemzők ismereteacutet is megkoumlveteli Ezek koumlzuumll a legfontosabbak a koumlvetkezők frekvenciamenet hataacuterfrekvenciaacutek saacutevszeacutelesseacuteg zajteacutenyező torziacutetaacutesi teacutenyezők
Frekvenciamenet az erősiacutető frekvencia-aacutetviteleacutere jellemző diagram amely a feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes frekvenciafuumlggeacuteseacutet szemleacutelteti
Hataacuterfrekvenciaacutek (fa ff) azon keacutet frekvencia amelyekneacutel az erősiacutető feszuumlltseacutegerősiacuteteacutese a koumlzepes frekvenciaacuten (fk) meacutert erősiacuteteacutes 707 -a illetve az erősiacuteteacutes 3 dB-lel kisebb mint a koumlzepes frekvenciaacuten meacutert erősiacuteteacutes dB-ben A keacutet hataacuterfrekvencia fa alsoacute- ff felső hataacuterfrekvencia A műszaki gyakorlatban az erősiacutetők alsoacute hataacuterfrekvenciaacutejaacutet leginkaacutebb a laacutethatoacute csatoloacute kondenzaacutetorok kapacitaacutesai (Cbe Cki) okozzaacutek A 3 dB-es erősiacuteteacutescsoumlkkeneacutesből matematikailag az alaacutebbi oumlsszefuumlggeacutesek vezethetők le
gbeC RrXbe
gbea
be RrfC
2
1
tkiC RrXki
tkiaki Rrf
C
2
1
A felső hataacuterfrekvenciaacutet doumlntően a laacutethatatlan szoacutert- szereleacutesi- eacutes reacutetegkapacitaacutesok okozzaacutek
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
16
Saacutevszeacutelesseacuteg (B) az alsoacute- eacutes a felső hataacuterfrekvenciaacutek koumlzoumltti frekvenciatartomaacuteny
af ffB
A 15 aacutebra szemleacutelteti egy szeacutelessaacutevuacute erősiacutető frekvenciameneteacutet saacutevszeacutelesseacutegeacutet alsoacute- eacutes felső hataacuterfrekvenciaacutejaacutet
15 aacutebra Egy szeacutelessaacutevuacute erősiacutető frekvenciamenete
A 15 aacutebraacuten megfigyelhető egy gyakorlati szeacutelessaacutevuacute erősiacutető frekvenciafuumlggeacutese hataacuterfrekvenciaacutei koumlzepes frekvenciaacuteja eacutes saacutevszeacutelesseacutege
A műszaki gyakorlatban alkalmazott erősiacutetőkkel szemben elvaacuteraacutes hogy a műkoumldeacutesi tartomaacutenyban a bemeneti eacutes kimeneti jel alakja ne teacuterjen el egymaacutestoacutel A valoacutesaacutegban felleacutepő zajok zavarok torziacutetaacutesokat okoznak a felerősiacutetett jel alakjaacuteban
A tovaacutebbiakban megvizsgaacuteljuk a zajok eacutes torziacutetaacutesok erősiacutetőkre gyakorolt hataacutesait a zajok eacutes torziacutetaacutesok legfontosabb jellemzőit
Jel a hasznos informaacutecioacutet tartalmazoacute feszuumlltseacuteg vagy aacuteram meghataacuterozott időfuumlggveacuteny szerinti vaacuteltozaacutesa
Zaj zavaroacute jelek oumlsszesseacutege melynek időfuumlggveacutenye szabaacutelytalan s hasznos informaacutecioacutet nem tartalmaz
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
17
Az erősiacutetőkben keletkező zajokat doumlntő meacuterteacutekben a toumllteacuteshordozoacutek rendezetlen mozgaacutesa okozza Az ilyen zajok felleacutepnek az erősiacutető ohmos jellegű ellenaacutellaacutesaiban eacutes aktiacutev eszkoumlzeiben egyaraacutent Fajtaacutei
Termikus zaj a toumllteacuteshordozoacutek rendezetlen hőmozgaacutesa miatt felleacutepő zaj Eacuterteacutekeacutet aacutetlagos zajteljesiacutetmeacutenykeacutent zajfeszuumlltseacutegkeacutent vagy zajaacuteramkeacutent adjaacutek meg
Soumlreacutetzaj feacutelvezetőkben a toumllteacuteshordozoacutek PN aacutetmeneten toumlrteacutenő aacutethaladaacutesaacutenaacutel keletkezik Kisfrekvenciaacuten főleg a Zener dioacutedaacuteknaacutel jelentős
Villoacutedzaacutesi zaj (flicker-zaj) aktiacutev eacutes passziacutev aacuteramkoumlri elemeken a gyaacutertaacutestechnoloacutegia koumlvetkezteacuteben felleacutepő zaj Kisfrekvenciaacuten leginkaacutebb a MOSFET-ekneacutel veszeacutelyes
Jelzaj viszony a jelteljesiacutetmeacuteny eacutes a zajteljesiacutetmeacuteny haacutenyadosa dB-ben kifejezve Az erősiacutető zajossaacutegaacutenak egyik szaacutemszerű jellemzője (Angol roumlvidiacuteteacutessel SNR vagy SN rarr Signal to Noise Ratio)
dBlg10
dB
zaj
jel
zaj
jel
P
P
P
P
A keacutepletben Pjel rarr jelteljesiacutetmeacuteny Pzaj rarr zajteljesiacutetmeacuteny
Zajteacutenyező az erősiacutető bemeneteacutere eacutes kimeneteacutere vonatkoztatott jelzaj viszonyok haacutenyadosa dB-ben kifejezve
dB1
lg10lg10e
dB
bzaj
kizaj
p
kizaj
kijel
bezaj
bejel
P
P
A
P
P
P
P
F
A keacutepletben AP rarr az erősiacutető teljesiacutetmeacutenyerősiacuteteacutese
Zajszint a hangossaacuteg eacuterzeacutekeleacuteseacutehez tartozoacute jellemző amely a meacutert zajteljesiacutetmeacuteny eacutes a hallaacuteskuumlszoumlb hangintenzitaacutesaacutehoz tartozoacute zajteljesiacutetmeacuteny haacutenyadosa dB-ben kifejezve
dBlg100
dB
zaj
zaj
P
Pd
A keacutepletben viszonyiacutetaacutesi alapkeacutent a Pzaj0 rarr a hallaacuteskuumlszoumlb hangintenzitaacutesaacutehoz (1 kHz-neacutel 10-12 Wm2) tartozoacute zajteljesiacutetmeacuteny szerepel
Eacuterdekesseacuteg a zajszint emberi szervezetre gyakorolt hataacutesa a hangossaacuteg fuumlggveacutenyeacuteben a koumlvetkező
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
18
- 30 dB zajszint rarr pszicheacutes - 65 dB zajszint rarr vegetatiacutev - 90 dB zajszint rarr halloacuteszervi - 120 dB zajszint rarr faacutejdalomkuumlszoumlb - 120 -130 dB zajszint rarr maradandoacute hallaacuteskaacuterosodaacutes - 160 dB zajszint rarr dobhaacutertyarepedeacutes - 175 dB zajszint rarr halaacutelos koumlvetkezmeacutenyű
Torziacutetaacutes erősiacutetőkben felleacutepő jelenseacuteg melynek hataacutesaacutera a vezeacuterlő analoacuteg jel időfuumlggveacutenyeacutenek tulajdonsaacutegai a kimenetre eacuterve nem kiacutevaacutent moacutedon megvaacuteltoznak Maacuteskeacutent fogalmazva a jel spektrumaacuteban talaacutelhatoacute kuumlloumlnboumlző frekvenciaacutejuacute oumlsszetevők erősiacuteteacuteskor moacutedosulnak A torzulaacutesok meacuterteacutekeacutet a vezeacuterlő analoacuteg jel frekvenciaacuteja eacutes amplituacutedoacuteja befolyaacutesolja
Lineaacuteris torziacutetaacutesok az erősiacutető a kuumlloumlnboumlző frekvenciaacutejuacute jeleket nem egyforma meacuterteacutekben erősiacuteti (frekvenciatorziacutetaacutes) illetve moacutedosiacutetja a jel komponenseinek egymaacuteshoz viszonyiacutetott faacutezishelyzeteacutet (faacutezistorziacutetaacutes) A lineaacuteris torziacutetaacutesokat az erősiacutető frekvenciafuumlggő lineaacuteris karakterisztikaacutejuacute elemei (L C) okozzaacutek
Nemlineaacuteris torziacutetaacutesok az erősiacutető a kuumlloumlnboumlző amplituacutedoacutejuacute jeleket nem egyforma meacuterteacutekben erősiacuteti Az erősiacutető kimeneteacuten nem kiacutevaacutenatos jeloumlsszetevők jelennek meg Harmonikus torziacutetaacutes a kimeneten megjelenő jeloumlsszetevők frekvenciaacutei a bemeneti jeloumlsszetevők frekvenciaacutejaacutenak (alapharmonikus) egeacutesz szaacutemuacute toumlbbszoumlroumlsei (felharmonikusok) Modulaacutecioacutes torziacutetaacutes a kimeneten megjelenő jeloumlsszetevők frekvenciaacutei a bemeneti jeloumlsszetevők frekvenciaacuteinak oumlsszegei eacutes kuumlloumlnbseacutegei A nemlineaacuteris torziacutetaacutesokat az erősiacutető nemlineaacuteris karakterisztikaacutejuacute elemei (feacutelvezető eszkoumlzoumlk) okozzaacutek
Harmonikus torziacutetaacutesi teacutenyező az oumlsszegzett felharmonikusok effektiacutev eacuterteacutekeacutenek eacutes a teljes jel effektiacutev eacuterteacutekeacutenek az araacutenya -ban kifejezve
223
22
21
223
22
n
nh
UUUU
UUUk
U1rarr az alapharmonikus jel feszuumlltseacutegeacutenek effektiacutev eacuterteacuteke
U2 U3hellipUn rarr a felharmonikus jelek feszuumlltseacutegeinek effektiacutev eacuterteacuteke
4 Erősiacutetők meacuteretezeacutese
Az erősiacutető fokozatok meacuteretezeacutese a műszaki gyakorlatban leegyszerűsiacutetve 3 fő leacutepeacutesből aacutell A meacuteretezeacutes leacutepeacutesei
1 leacutepeacutes az aacuteramkoumlr feleacutepiacuteteacuteseacutenek megtervezeacutese az aacuteramkoumlr megrajzolaacutesa
2 leacutepeacutes munkapont beaacutelliacutetaacutes
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
19
3 leacutepeacutes vaacuteltakozoacute aacuteramuacute erősiacutető parameacuteterek meghataacuterozaacutesa
Az eddig taacutergyaltak alapjaacuten tegyuumlnk kiacuteseacuterletet egy kivaacutelasztott erősiacutető alapkapcsolaacutes meacuteretezeacuteseacutere
MEacuteRETEZEacuteSI FELADAT
Veacutegezzuumlk el a 16 aacutebraacuten laacutethatoacute source kapcsolaacutesuacute unipolaacuteris tranzisztoros erősiacutető meacuteretezeacuteseacutet
Munkaponti adatok UGS0 = -2 V UDS0 = 8 V ID0 = 14 mA jFET parameacuteterek y21 = 10 mS y22 = 25 microS Egyeacuteb adatok UT = 24 V RG = 200 kΩ Rt = 15 kΩ ug = 25 mV Rg = 25 kΩ Feladatok a) Hataacuterozzuk meg RS eacutes RD eacuterteacutekeacutet b) Hataacuterozzuk meg a fokozat bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesaacutet c) Hataacuterozzuk meg a terhelt erősiacutető feszuumlltseacutegerősiacuteteacuteseacutet d) Hataacuterozzuk meg a terhelt erősiacutető kimeneti feszuumlltseacutegeacutet e) Hataacuterozzuk meg Cki eacuterteacutekeacutet uacutegy hogy a kapcsolaacutes alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja fa =15 Hz legyen (A toumlbbi kapacitaacutes nem szoacutel bele az aacutetvitelbe)
16 aacutebra Source kapcsolaacutesuacute unipolaacuteris tranzisztoros erősiacutető
Megoldaacutes
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
20
a) Az aacuteramkoumlroumln bejeloumllt egyenfeszuumlltseacutegek eacutes egyenaacuteramok figyelembeveacuteteleacutevel az oumlsszefuumlggeacutesek feliacuteraacutesaacutehoz az elektrotechnika Ohm- eacutes Kirchhoff toumlrveacutenyeit alkalmazzuk (A kapcsolaacutes bemeneteacuten az IG gate aacuteram elhanyagolhatoacute)
SRGS UU 0
kI
UR
D
GSS 431
mA 41
V 2
0
0
kV
I
UUUR
D
RDSTD
S 10mA 41
2V 8V 24
0
0
b) Az erősiacutető bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesaacutet a kapcsolaacutes y parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacuteből lehet legegyszerűbben meghataacuterozni A helyettesiacutető keacutep a 17 aacutebraacuten laacutethatoacute
17 aacutebra A source kapcsolaacutesuacute erősiacutető y parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
Ha a bemenet felől illetve a kimenet felől betekintuumlnk a helyettesiacutető neacutegypoacutelusba koumlnnyedeacuten feliacuterhatjuk a bemeneti eacutes a kimeneti ellenaacutellaacutes oumlsszefuumlggeacuteseacutet majd behelyettesiacuteteacutes utaacuten meghataacuterozhatjuk az eacuterteacutekeket
kRr Gbe 200
kS
ky
Rr Dki 825
110
1
22
c) A feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes meghataacuterozaacutesaacutehoz egy roumlvid levezeteacutes utaacuten eljuthatunk
be
kiut u
uA
tD
sbeski RR
yuyu
2221
1
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
21
152)158(10)(21 kkmSRRyA tkiut
A veacutegeredmeacutenyből laacutethatoacute hogy az erősiacutető faacutezist fordiacutet
d) A kimeneti feszuumlltseacuteg meghataacuterozaacutesaacutehoz előszoumlr fel kell iacuterni a vezeacuterlő generaacutetorboacutel az erősiacutető bemeneteacutere jutoacute vaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteget majd a feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes segiacutetseacutegeacutevel kimeneti feszuumlltseacuteggeacute alakiacutetva hataacuterozhatjuk meg a pontos eacuterteacuteket
mVRR
Ruu
gG
Ggbe 2222
k 25k 002
k 002mV 25
VmVuAu beutkit 1612222152
e) A megadott parameacuteterek szerint az erősiacutető alsoacute hataacuterfrekvenciaacutejaacutet csak a Cki kimeneti kapacitaacutes okozza Az erősiacutető helyettesiacutető keacutepeacutenek kimeneti koumlreacuteben (ld 18 aacutebra) a hataacuterfrekvencia definiacutecioacutejaacuteboacutel adoacutedoacute egyenlőseacutegből a hataacuterfrekvencia kiszaacutemiacutetaacutesaacutehoz juthatunk
18 aacutebra Az erősiacutető kimeneti koumlreacutenek kisfrekvenciaacutes helyettesiacutető keacutepe
A feszuumlltseacutegosztaacutes toumlrveacutenyeacutet alkalmazva levezeteacutessel bizonyiacutethatoacute hogy a hataacuterfrekvenciaacuten bekoumlvetkező 3 dB-es erősiacuteteacutes szintcsoumlkkeneacutesneacutel a csatoloacute kondenzaacutetor reaktanciaacuteja eacuterteacutekre megegyezik a koumlruumlloumltte elhelyezkedő ellenaacutellaacutesok eredőjeacutevel
tkitDC RrRRy
Xki
22
1
kiaC Cf
Xki
2
1
nFHzRrf
Ctkia
ki 46210511080152
1
2
144
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
22
Oumlsszefoglalaacutes
Az esetfelveteacutes kapcsaacuten kideruumllt hogy leendő munkahelye a koumlzeljoumlvőben uacutej szakmai profilra fog aacutetaacutellni Az uacutej feladatok koumlzoumltt gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők tervezeacutese eacutes meacuteretezeacutese szerepel A munkaacuteba aacutellaacutes előtt egy speciaacutelis szakmai tanfolyamon vesz reacuteszt melynek beleacutepeacutesi felteacutetele a bipolaacuteris eacutes unipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett erősiacutetőfokozatok munkapontbeaacutelliacutetaacutesi megoldaacutesainak vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőinek az ismerete Jelen tananyagreacutesztől segiacutetseacuteget kaphatott a meacuteretezeacutesi alapok elsajaacutetiacutetaacutesaacutehoz felfrissiacuteteacuteseacutehez
Az informaacutecioacutefrissiacuteteacutes roumlvid bevezetővel kezdődoumltt melyben taacutejeacutekozoacutedhatott a szakmai informaacutecioacutetartalomra vonatkozoacute tudnivaloacutekroacutel
A gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők meacuteretezeacuteseacutehez szilaacuterd alapokat nyuacutejtott az erősiacutetők feleacutepiacuteteacuteseacutenek belső kapcsolatrendszereacutenek a megismereacutese Ehhez meg kellett vizsgaacutelni az elviekben leacutetező sztatikus műkoumldeacutesi uumlzemmoacutedot ahonnan egyenes uacutet vezetett az elektronikai gyakorlat dinamikus uumlzemmoacutedjaacutenak a tisztaacutezaacutesaacutehoz
Egy erősiacutető fokozat műkoumldteteacutese előtt biztosiacutetani kellett a munkapont beaacutelliacutetaacutest amely leacutenyegeacuteben az erősiacutető egyenaacuteramuacute meacuteretezeacuteseacutet jelentette Tisztaacutezoacutedtak a kuumlloumlnboumlző osztaacutelyokba sorolt munkapontbeaacutelliacutetaacutesi megoldaacutesok előnyei eacutes haacutetraacutenyai Kapcsolaacutesi rajzok bizonyiacutetottaacutek hogy a munkapontbeaacutelliacutetaacutes megvaloacutesiacutethatoacute egy taacutepegyseacuteg eacutes az aktiacutev elemhez csatlakozoacute kuumlloumlnboumlző eacuterteacutekű ellenaacutellaacutesok beiktataacutesaacuteval
Az aktiacutev elemelemek eacutes a kapcsoloacutedoacute ellenaacutellaacutesok meghataacuteroztaacutek az erősiacutetők vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőit Kuumlloumln kategoacuteriaacuteba keruumlltek az erősiacuteteacutes fajtaacutek a be- eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesok eacutes az erősiacutető egyeacuteb jellemzői Egy erősiacutető fokozat frekvencia-aacutetviteleacutenek taacutergyalaacutesaacutenaacutel tisztaacutezoacutedott hogy csatoloacute- hidegiacutető- szereleacutesi- szoacutert- eacutes reacuteteg-kapacitaacutesok is befolyaacutesoljaacutek a műkoumldeacutest
Az erősiacutetők meacuteretezeacutese alapvetően munkapont beaacutelliacutetaacutest eacutes vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzők meghataacuterozaacutesaacutet jelentette A meacuteretezeacutest megkoumlnnyiacutetette az aktiacutev elem illetve a teljes erősiacutető neacutegypoacutelusos helyettesiacutető keacutepeacutenek a felrajzolaacutesa Mindezt kuumlloumln-kuumlloumln meg kellett vizsgaacutelni a bipolaacuteris eacutes az unipolaacuteris tranzisztorral feleacutepiacutetett erősiacutetőkneacutel Egy oumlsszefoglaloacute taacuteblaacutezatboacutel kideruumllt hogy a műszaki gyakorlatban igen sokfeacutele erősiacutető elnevezeacutessel talaacutelkozhatunk A meacuteretezeacutes gyakorlati megvaloacutesiacutetaacutesaacutet mintafeladatok eacutes meacutertezeacutesi feladat zaacuterta
A meacuteretezeacutes leacutepeacuteseinek elmeacuteleti tisztaacutezaacutesa majd veacutegrehajtaacutesa utaacuten elegendő informaacutecioacute gyűlhetett oumlssze az erősiacutető aacuteramkoumlroumlk megtervezeacuteseacutehez oumlsszeaacutelliacutetaacutesaacutehoz eacutes a gyakorlati alkalmazaacutesaihoz
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
23
TANULAacuteSIRAacuteNYIacuteTOacute
Az elektronikai aacuteramkoumlroumlk alapjait taacutergyaloacute teacutemakoumlrhoumlz tartozoacute ismeretek alkalmazaacutesaacutehoz az iacuterott szakmai szoumlveg megeacuterteacutese a kuumlloumlnboumlző keacuteszseacutegek fejleszteacutese szuumlkseacuteges
Az elsajaacutetiacutetott informaacutecioacutek gyakorlati alkalmazaacutesaacutehoz elengedhetetlen a gyakorlatias feladateacutertelmezeacutes moacutedszer kompetencia fejleszteacutese
A szakmai szoumlveg alapos tanulmaacutenyozaacutesa eacutes feldolgozaacutesa utaacuten ceacutelszerű az alaacutebbi gyakorloacute feladatok megoldaacutesa
1 feladat Egyszerű kapcsolaacutesi rajzok elkeacutesziacuteteacuteseacutevel mutassa be az erősiacutetők sztatikus eacutes dinamikus uumlzemmoacutedja koumlzoumltti kuumlloumlnbseacutegeket
2 feladat Rajzolja fel egy teacutervezeacuterleacutesű tranzisztor transzfer karakterisztikaacutejaacutet s jeloumlljoumln meg rajta egy M1 eacutes M2 munkapontot Az M1 munkapont a lineaacuteris az M2 munkapont a nemlineaacuteris műkoumldeacutesi tartomaacutenyban helyezkedjeacutek el
3 feladat Keacutesziacutetse el egy koumlzoumls emitteres erősiacutetőfokozat kapcsolaacutesi rajzaacutet eacutes hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet Az aacuteramkoumlrhoumlz alkalmazzon 4 db ellenaacutellaacutest 3 db kondenzaacutetort 1 db taacutepegyseacuteget vezeacuterlő generaacutetort eacutes terhelő ellenaacutellaacutest
4 feladat Keacutesziacutetse el egy source kapcsolaacutesuacute JFET-es erősiacutetőfokozat kapcsolaacutesi rajzaacutet eacutes admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet Az aacuteramkoumlrhoumlz alkalmazzon 3 db ellenaacutellaacutest 3 db kondenzaacutetort 1 db taacutepegyseacuteget vezeacuterlő generaacutetort eacutes terhelő ellenaacutellaacutest
5 feladat A 3 eacutes 4 feladathoz elkeacutesziacutetett kapcsolaacutesi rajzokon tuumlntesse fel az aktiacutev elemhez tartozoacute munkaponti feszuumlltseacutegeket eacutes aacuteramokat Iacuterja fel a munkaponti adatok kiszaacutemiacutetaacutesaacutera szolgaacuteloacute matematikai oumlsszefuumlggeacuteseket
6 feladat Iacuterja le az alaacutebbi elektronikai alapfogalmak jelenteacuteseacutet
- B osztaacutelyuacute munkapontbeaacutelliacutetaacutes - hibrid parameacuteteres egyenletrendszer - erősiacutető frekvenciamenete
7 feladat Sorolja fel az erősiacutető fokozatok vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőit Iacuterja fel a jellemzőkhoumlz tartozoacute matematikai oumlsszefuumlggeacuteseket
8 feladat Hataacuterozza meg dB-ben az alaacutebbi viszonyszaacutemban megadott erősiacuteteacutes eacuterteacutekeket
- Au = -150 - Ai = 365 - AP = 1450
9 feladat Hataacuterozza meg viszonyszaacutemban az alaacutebbi dB-ben megadott erősiacuteteacutes eacuterteacutekeket
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
24
- Au = 45 dB - Ai = 32 dB - AP = 70 dB
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
25
OumlNELLENŐRZŐ FELADATOK
1 feladat
Szaacutemiacutetaacutessal hataacuterozza meg az alaacutebbi koumlzoumls emitteres baacutezisaacuteram taacuteplaacutelaacutesuacute erősiacutető munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesait
19 aacutebra
Adatok
UT = 10 V IC0 = 25 mA UE0 = 2 V UCE0 = 3V B = 200 UBE0 = 06 V
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
26
Feladatok
a) Jeloumllje be a kapcsolaacutesi rajzon a munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok meghataacuterozaacutesaacutehoz szuumlkseacuteges egyenaacuteramokat eacutes egyenfeszuumlltseacutegeket
b) Hataacuterozza meg a munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok (RC RE RB) szaacutemszerű eacuterteacutekeacutet
RC =
RE =
RB=
2 feladat
Meacuteretezze az alaacutebbi Source kapcsolaacutesuacute erősiacutető fokozatot
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
27
20 aacutebra
Adatok
UT = 12 V Rt = 20 k RG = 1 M RD = 4 k y21s = 25 mS y22s = 25 S Ug = 50 mV Rg = 50 k
Feladatok
a) Keacutesziacutetse el a meacuteretezeacutes előtt aacutelloacute aacuteramkoumlr admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
28
b) Hataacuterozza meg dB-ben az erősiacutető feszuumlltseacutegerősiacuteteacuteseacutet terhelő ellenaacutellaacutes neacutelkuumll eacutes terheleacutessel
Au=
au=
Aut=
aut=
c) Szaacutemiacutetsa ki az erősiacutető fokozat bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesaacutet
Rbe=
Rki=
d) Hataacuterozza meg a terhelt erősiacutető fokozat kimeneteacuten megjelenő feszuumlltseacuteg eacuterteacutekeacutet
Ukit=
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
29
3 feladat
Meacuteretezze egy RC csatolaacutesuacute erősiacutető alapkapcsolaacutes csatoloacute kondenzaacutetorait
Adatok
rbe= 1 M bemeneti ellenaacutellaacutes rki= 4 k kimeneti ellenaacutellaacutes Rg= 10 k vezeacuterlő generaacutetor belső ellenaacutellaacutesa Rt= 20 k terhelő ellenaacutellaacutes fa1= 10Hz a bemeneti koumlr alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja fa2= 40 Hz a kimeneti koumlr alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja
Feladatok
a) Keacutesziacutetse el az erősiacutető bemeneteacutehez tartozoacute helyettesiacutető aacuteramkoumlrt eacutes az alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a bemeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesaacutet
Cbe=
b) Keacutesziacutetse el az erősiacutető kimeneteacutehez tartozoacute helyettesiacutető aacuteramkoumlrt eacutes az alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a kimeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesaacutet
Cki=
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
30
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
31
MEGOLDAacuteSOK
1 feladat
a) A munkaponti egyenaacuteramok eacutes egyenfeszuumlltseacutegek feltuumlnteteacutese a kapcsolaacutesi rajzon
21 aacutebra
b) A munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok szaacutemszerűsiacutetett meghataacuterozaacutesa
Az ellenaacutellaacutesok kiszaacutemiacutetaacutesaacutehoz a kapcsolaacutesi rajz segiacutetseacutegeacutevel az Ohm- eacutes a Kirchhoff-toumlrveacutenyek alkalmazaacutesaacuteval lehet eljutni
0CEUUUU00
EC RRT
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
32
V2U 00 ER U
E
V5V3V2V10UUUU 0CE00
EC RTR
Ω200mA25
V5
I
UR
0CC
0 CR
μA125200
mA25
B
II 0C
0B
mA12552μA251mA52III 0B0C0E
Ω80mA12525
V2
I
UR
0E
0EE
V47V2V60V10UUUUUU 000R EBETBTB
Ω60μA125
V47
I
UR
0
R B
BB
2 feladat
a) Az erősiacutető fokozat helyettesiacutető keacutepe
22 aacutebra
b) A feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes terheleacutes neacutelkuumll eacutes terheleacutessel
099k 633mS 52 k 4mS 5020
1mS 52
uA
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
33
dBAa uu 1719099lg 20lg 20
697k 083mS 52 k 20k 4mS 5020
1mS 52
utA
dBAa uut 7217697lg 20lg 20
c) Az erősiacutető bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesa a helyettesiacutető keacutep alapjaacuten
M 1 Gbe Rr
k 633k 4mS 0025
1=
1
22D
ski R
yr
d) A terhelt erősiacutető kimeneti feszuumlltseacutege
mV 334 099mV4762= utbekit Auu
mV6247k 50M 1
M 1mV 50
gG
Ggbe RR
Ruu
3 feladat
a) Az erősiacutető bemeneti aacuteramkoumlre eacutes a bemeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesa
23 aacutebra
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
34
gbeC RrXbe
beaC Cf
Xbe
12
1
nFHzRrf
Cgbea
be 71510101102
1
2
146
1
a) Az erősiacutető kimeneti aacuteramkoumlre eacutes a kimeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesa
24 aacutebra
tkiC RrXki
kiaC Cf
Xki
22
1
nFHzRrf
Ctkia
ki 81651020104402
1
2
133
2
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
35
IRODALOMJEGYZEacuteK
FELHASZNAacuteLT IRODALOM Kovaacutecs Csongor Elektronikus aacuteramkoumlroumlk tankoumlnyv Generaacutel Press Kiadoacute 2005
Gergely Istvaacuten Elektrotechnika General Press Kiadoacute 2009
Zombori Beacutela Elektronika Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
Zombori Beacutela Elektronikai feladatgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2008
Koacuteroacutedi Daacutevid ndash Toacuteth S Roacutebert Villamossaacutegtani alapismeretek NSZFI Tankoumlnyvkiadoacute 2005
Horvaacuteth Ernő Elektronika feladatgyűjtemeacuteny I Terra Print Kiadoacute 1994
Szűcs Laacuteszloacuteneacute Elektronikai peacuteldataacuter Lexika Tankoumlnyvkiadoacute 1997
AJAacuteNLOTT IRODALOM U TietzendashCh Scenk Analoacuteg eacutes digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Műszaki Koumlnyvkiadoacute Budapest 1990
Mihaacutely Laacuteszloacute Elektronikai tesztgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
MUNKAANYAG
A(z) 0917-06 modul 038-as szakmai tankoumlnyvi tartalomeleme
felhasznaacutelhatoacute az alaacutebbi szakkeacutepesiacuteteacutesekhez
A szakkeacutepesiacuteteacutes OKJ azonosiacutetoacute szaacutema A szakkeacutepesiacuteteacutes megnevezeacutese
54 523 01 0000 00 00 Elektronikai technikus
A szakmai tankoumlnyvi tartalomelem feldolgozaacutesaacutehoz ajaacutenlott oacuteraszaacutem
10 oacutera
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
2
ERŐSIacuteTŐFOKOZATOK MUNKAPONT BEAacuteLLIacuteTAacuteSA Az elektronika legalapvetőbb aktiacutev elemei a bipolaacuteris eacutes a teacutervezeacuterleacutesű tranzisztorok A 3 kivezeteacutessel rendelkező eszkoumlzoumlket az erősiacutető alapkapcsolaacutesokban az egyik elektroacuteda bemenet - kimenet koumlzoumltti koumlzoumlsiacuteteacuteseacutevel neacutegypoacuteluskeacutent kezeljuumlk A tranzisztorok feleacutepiacuteteacuteseacutenek műkoumldeacuteseacutenek tulajdonsaacutegainak eacutes jelleggoumlrbeacuteinek ismereteacuteben kimondhatoacute hogy ezek az aktiacutev alapelemek aacuteramkoumlroumlkben erősiacutetőelemkeacutent eacutes kapcsoloacuteelemkeacutent egyaraacutent alkalmazhatoacutek Az aktiacutev eszkoumlzoumlk műkoumldteteacuteseacutenek vezeacuterleacuteseacutenek előfelteacutetele az egyenaacuteramuacute felteacutetelek biztosiacutetaacutesa azaz a munkapont beaacutelliacutetaacutesa
Munkapont az eszkoumlz egyenaacuteramuacute uumlzemi koumlruumllmeacutenyeit biztosiacutetoacute oumlsszetartozoacute egyenaacuteram-egyenfeszuumlltseacuteg eacuterteacutekek Grafikusan a jelleggoumlrbeacuteken oumlsszetartozoacute egyenaacuteram-egyenfeszuumlltseacuteg eacuterteacutekpaacuter aacuteltal meghataacuterozott pont
Munkapont beaacutelliacutetaacutes a műkoumldteteacutes vezeacuterleacutes alapfelteacutetelekeacutent az aktiacutev eszkoumlz bemeneti eacutes kimeneti kapcsaira megfelelő egyenfeszuumlltseacutegek biztosiacutetaacutesa
Vezeacuterleacutes az egyenfeszuumlltseacutegekkel beaacutelliacutetott munkapontuacute aktiacutev elem bemeneteacutere műkoumldtető vaacuteltakozoacute jel kapcsolaacutesa Vezeacuterleacutes hataacutesaacutera a munkapont mozgaacutest veacutegez a jelleggoumlrbeacuten
Az 1 aacutebraacuten a tranzisztorok aacutetviteli karakterisztikaacutein kuumlloumlnboumlző munkapont beaacutelliacutetaacutesok tanulmaacutenyozhatoacutek
1 aacutebra Műkoumldeacutesi tartomaacutenyok eacutes munkapontok a tranzisztorok transzfer karakterisztikaacutein
A bipolaacuteris eacutes az unipolaacuteris tranzisztor transzfer jelleggoumlrbeacuteje egyaraacutent keacutet tartomaacutenyra bonthatoacute
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
3
Lineaacuteris tartomaacuteny (I) rarr az aktiacutev elem aacuterama egyenesen araacutenyos a vezeacuterlő feszuumlltseacuteg időbeni vaacuteltozaacutesaacuteval Az M1 munkapont koumlrnyezeteacuteben az aktiacutev elem lineaacuterisan műkoumldik Ebben a tartomaacutenyban az aktiacutev elem alakhű erősiacuteteacutesre alkalmazhatoacute
Nemlineaacuteris tartomaacuteny (II) rarr az aktiacutev elem aacuterama nem egyenesen araacutenyos a vezeacuterlő feszuumlltseacuteg időbeni vaacuteltozaacutesaacuteval Az M2 munkapont koumlrnyezeteacuteben az aktiacutev elem nemlineaacuterisan műkoumldik Az ilyen elhelyezeacutesű munkapontot leginkaacutebb kapcsoloacuteeszkoumlzoumlkneacutel hasznaacuteljaacutek ki
A 2 aacutebra bemutatja mindkeacutet munkapont beaacutelliacutetaacutesnaacutel egy bipolaacuteris tranzisztor jelaacutetviteleacutet
2 aacutebra Bipolaacuteris tranzisztor vezeacuterleacutese lineaacuteris eacutes nemlineaacuteris uumlzemmoacutedban
Laacutethatoacute hogy az M1 munkapont koumlruumlli szakaszon vezeacuterelt erősiacutető lineaacuterisan viszi aacutet a jelet Az M2 munkapont alkalmazaacutesaacutenaacutel a kimeneti jel eltorzul a jelaacutetvitel nemlineaacuteris
1 Sztatikus uumlzemmoacuted
Sztatikus uumlzemmoacutedban a bemeneti vezeacuterleacutes hataacutesaacutera csak az aktiacutev eszkoumlz kimeneti aacuterama vaacuteltozik a kimeneti feszuumlltseacutege aacutellandoacute marad Ilyenkor az aktiacutev elem kimeneti koumlreacuteben roumlvidzaacuter van Neacutegy feacutele munkapont beaacutelliacutetaacutes lehetseacuteges attoacutel fuumlggően hogy a munkapontot az aktiacutev elem aacutetviteli karakterisztikaacutejaacutenak melyik reacuteszeacutere aacutelliacutetjuk be
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
4
A osztaacutelyuacute beaacutelliacutetaacutes (MA) munkapont elhelyezeacutes a lineaacuteris szakaszon s vezeacuterleacuteskor a munkapont veacutegig a lineaacuteris szakaszon mozog Az aktiacutev elem a vezeacuterlő jel mindkeacutet feacutelperioacutedusaacuteban lineaacuterisan műkoumldik
B osztaacutelyuacute beaacutelliacutetaacutes (MB) munkapont elhelyezeacutes a lezaacuteraacutesi pontban s vezeacuterleacuteskor a munkapont a jelleggoumlrbe mindkeacutet tartomaacutenyaacuteba aacutetkeruumll Ilyenkor az aktiacutev elem csak a vezeacuterlő jel egyik feacutelperioacutedusaacuteban műkoumldik erősiacutető elemkeacutent
AB osztaacutelyuacute beaacutelliacutetaacutes (MAB) munkapont elhelyezeacutes az MA eacutes MB koumlzoumltti tartomaacutenyban Vezeacuterleacuteskor feacutel perioacutedusidőneacutel hosszabb ideig folyik aacuteram az aktiacutev elemen
C osztaacutelyuacute beaacutelliacutetaacutes (MC) munkapont elhelyezeacutes a karakterisztika zaacuteraacutesi tartomaacutenyaacuteban Vezeacuterleacuteskor feacutel perioacutedusidőneacutel roumlvidebb ideig folyik aacuteram az aktiacutev elemen
A 3 aacutebraacuten sztatikus uumlzemmoacutedban laacutethatoacute egy bipolaacuteris tranzisztor vezeacuterleacuteseacutehez oumlsszeaacutelliacutetott aacuteramkoumlri megoldaacutes valamint a jellegzetes munkapont elhelyezeacutesek
FONTOS A reacutegebbi szabvaacutenyok a tranzisztoroknaacutel a koumlrbe foglalt jeloumlleacutest alkalmaztaacutek de az MSZ EN 60617-x szabvaacutenynak a koumlr neacutelkuumlli jeloumlleacutesek felelnek meg A bipolaacuteris eacutes az unipolaacuteris tranzisztorokat tartalmazoacute aacuteramkoumlroumlk kezeleacuteseacuteneacutel ez a tananyagelem az aktiacutev aacuteramkoumlri elem koumlrbefoglalaacutesaacutet alkalmazza
3 aacutebra Bipolaacuteris tranzisztor vezeacuterleacutese sztatikus uumlzemmoacutedban
A fenti aacuteramkoumlrben a munkapont beaacutelliacutetaacutesaacutehoz meghataacuterozott egyenfeszuumlltseacutegeket (UBEo UCE) kell alkalmazni az aktiacutev elem bemeneti eacutes kimeneti koumlreacuteben Az egyenfeszuumlltseacutegek szabjaacutek meg hogy a tranzisztor milyen munkapontba keruumll Az Uvezeacuterlő jelet az UBEo munkaponti egyenfeszuumlltseacutegre kell raacuteuumlltetni (szuperponaacutelni) Az oumlsszetett bemeneti jel
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
5
UBE = UBEo+Uvezeacuterlő
A legjobb kivezeacuterelhetőseacuteg uacutegy eacuterhető el ha A osztaacutelyuacute munkapont beaacutelliacutetaacutest alkalmazunk s az MA munkapontot a jelleggoumlrbe lineaacuteris tartomaacutenyaacutenak koumlzepeacutere vaacutelasztjuk Ekkor is hataacutert szab a maximaacutelisan megengedett kollektor aacuteram (ICmax)
2 Dinamikus uumlzemmoacuted
Dinamikus uumlzemmoacutedban a bemeneti vezeacuterleacutes hataacutesaacutera az aktiacutev eszkoumlz kimeneti feszuumlltseacutege koumlveti a bemeneti jel vaacuteltozaacutesaacutet Ilyenkor az aktiacutev elem kimeneti koumlreacuteben egy munkaellenaacutellaacutes talaacutelhatoacute
A 4 aacutebraacuten egy bipolaacuteris tranzisztor dinamikus vezeacuterleacuteseacutehez oumlsszeaacutelliacutetott aacuteramkoumlr elvi kapcsolaacutesa eacutes a kimeneti karakterisztika munkaegyenese tanulmaacutenyozhatoacute
4 aacutebra Bipolaacuteris tranzisztor vezeacuterleacutese dinamikus uumlzemmoacutedban
Munkaegyenes az aktiacutev elem kimeneti karakterisztikaacutejaacuten a kimeneti koumlrben meacuterhető feszuumlltseacuteg eacutes a kimeneti aacuteram koumlzoumltti lineaacuteris kapcsolat grafikus megjeleniacuteteacuteseacutet szimbolizaacuteloacute egyenes Bipolaacuteris tranzisztornaacutel a kiinduloacute egyenlet
UT = IC RC + UCE
A munkaegyenes meredekseacutegeacutet kizaacuteroacutelag a kimeneti koumlrben elhelyezett ellenaacutellaacutes vagy ellenaacutellaacutesok eacuterteacuteke befolyaacutesolja
A munkaegyenesen bejeloumllt 1-es eacutes 2-es pontok koumlzoumltt talaacutelhatoacute a tranzisztor normaacutel műkoumldeacutesi tartomaacutenya
Munkaellenaacutellaacutes dinamikus uumlzemmoacutedban az aktiacutev elem kimeneti koumlreacuteben elhelyezett ellenaacutellaacutes vagy ellenaacutellaacutesok melynek hataacutesaacutera vezeacuterleacuteskor a kimeneti feszuumlltseacuteg vaacuteltozik
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
6
Munkapontbeaacutelliacutetaacutes a műszaki gyakorlatban az erősiacutetőfokozatok uumlzemi műkoumldeacuteseacutenek felteacutetelekeacutent az aktiacutev elem bemeneti eacutes kimeneti kapcsaira előiacutert eacuterteacutekű egyenfeszuumlltseacutegek beaacutelliacutetaacutesa
Optimaacutelis munkapontbeaacutelliacutetaacutes egyetlen taacutepegyseacuteggel eacutes kuumlloumlnboumlző helyekre kapcsolt ellenaacutellaacutesokkal egyenfeszuumlltseacutegek biztosiacutetaacutesa Termeacuteszetesen az ellenaacutellaacutesok az erősiacutetők jellemzőit is befolyaacutesoljaacutek
Az 5 eacutes 6 aacutebraacuten egy NPN tiacutepusuacute bipolaacuteris tranzisztor eacutes egy N csatornaacutes jFET tranzisztornaacutel alkalmazott munkapontbeaacutelliacutetaacutesi megoldaacutesokat laacutethatunk
5 aacutebra Bipolaacuteris tranzisztor munkapontjaacutenak beaacutelliacutetaacutesa
A bipolaacuteris tranzisztoros kapcsolaacutesi rajzokon a munkaponti adatok a koumlvetkezők UBEo UCEo IBo ICo IEo A munkaponti adatok koumlzuumll az UBEo eacuterteacuteke germaacutenium alapanyag eseteacuten 02-03V sziliacutecium tranzisztoroknaacutel 06-07 V
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
7
6 aacutebra Teacutervezeacuterleacutesű tranzisztor munkapontjaacutenak beaacutelliacutetaacutesa
A teacutervezeacuterleacutesű tranzisztoros kapcsolaacutesi rajzokon a munkaponti adatok a koumlvetkezők UGSo UDSo IDo
A P csatornaacutes bipolaacuteris tranzisztornaacutel eacutes a MOSFET tiacutepusuacute tranzisztoroknaacutel a munkapontbeaacutelliacutetaacutes hasonloacute elveken alapszik
A munkapont-beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok meacuteretezeacutese a munkaponti adatok ismereteacuteben az Ohm- eacutes Kirchhoff toumlrveacutenyek segiacutetseacutegeacutevel toumlrteacutenik Neacutezzuumlnk neacutehaacuteny egyszerű meacuteretezeacutesi mintapeacuteldaacutet
1 mintapeacutelda
Meacuteretezzuumlk az 5 aacutebraacuten laacutethatoacute baacutezis-ellenaacutellaacutesos koumlzoumls emitteres erősiacutető munkapont-beaacutelliacutetoacute elemeit (RC RE RB)
Munkaponti adatok
UT = 15 V UBE0 = 06 V IC0 = 6 mA IB0 = 50 μA UCE0 = 52 V URE = 2 V
Megoldaacutes
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
8
A kapcsolaacutesi rajz segiacutetseacutegeacutevel az Ohm- eacutes a Kirchhoff-toumlrveacutenyek alkalmazaacutesaacuteval feliacuterjuk a meghataacuterozandoacute ellenaacutellaacutesokon eső egyenfeszuumlltseacuteget eacutes elosztjuk az ellenaacutellaacutesokon aacutetfolyoacute egyenaacuterammal
k 136
22515
0
mA
VVV
I
UUUR
C
RECEOTC
k 250 50
V 2V 06V 15
0
0
AI
UUUR
B
REBETB
330 506
V 2
00
AmAII
RUR
BC
EE
(Amennyiben a kiszaacutemiacutetott ellenaacutellaacutes eacuterteacutekekhez a műszaki gyakorlatban nem tartoznak ellenaacutellaacutesok akkor az elmeacuteleti eredmeacutenyekhez legkoumlzelebb eső szabvaacutenyos eacuterteacutekű ellenaacutellaacutesokat kell vaacutelasztani)
2 mintafeladat
Meacuteretezzuumlk a 6 aacutebraacuten laacutethatoacute source-ellenaacutellaacutesos source kapcsolaacutesuacute jFET-es erősiacutető munkapont-beaacutelliacutetoacute elemeit (RS RD)
Munkaponti adatok
UT = 15 V ID0 = 1 mA UGS0 = -25 V UDS0 = 65 V A kapcsolaacutesban feltuumlntetett R1 ellenaacutellaacutes a munkapont beaacutelliacutetaacutesban nem jaacutetszik szerepet
Megoldaacutes
A kapcsolaacutesi rajz segiacutetseacutegeacutevel itt is az Ohm- eacutes a Kirchhoff-toumlrveacutenyek alkalmazaacutesa toumlrteacutenik
k 52mA 1
V 25
0
0 D
GSS I
UR
Magyaraacutezat vezeacuterleacutes neacutelkuumll az R1 ellenaacutellaacuteson nem folyik aacuteram iacutegy nem esik rajta feszuumlltseacuteg ezeacutert az RS ellenaacutellaacuteson a hurok toumlrveacuteny szerint 25 V feszuumlltseacutegnek kell esnie
kmA
V
I
UR
D
RD
D 61
6
0
Magyaraacutezat a kimeneti oldalra feliacutert huroktoumlrveacuteny segiacutetseacutegeacutevel kifejezhető az RD ellenaacutellaacutesra jutoacute egyenfeszuumlltseacuteg
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
9
VVVVUUUU
UUUU
SD
SD
RDSTR
DSRRT
65256150
0
ERŐSIacuteTŐK AKTIacuteV ALAPELEMEINEK HELYETTESIacuteTŐ KEacutePEI Az erősiacutetők aktiacutev diszkreacutet elemeinek tekintjuumlk a bipolaacuteris eacutes az unipolaacuteris tranzisztorokat Mindkeacutet aktiacutev elem 3 kivezeteacutessel rendelkezik de erősiacutető alapkapcsolaacutesokban az egyik elektroacutedaacutet a bemenet-kimenet szempontjaacuteboacutel koumlzoumlsnek tekintjuumlk s iacutegy a tranzisztorok aktiacutev lineaacuteris neacutegypoacuteluskeacutent kezelhetők Az ilyen tiacutepusuacute neacutegypoacutelusokhoz az elektronikai meacuteretezeacutes helyettesiacutető keacutepeket rendel
Helyettesiacutető keacutep az elektronikai eszkoumlz jellemzeacuteseacutet segiacutető elektronikai szaacutemiacutetaacutesok szempontjaacuteboacutel egyeneacuterteacutekű hagyomaacutenyos alapelemekből feleacutepiacutetett aacuteramkoumlr Az ilyen kapcsolaacutes elektronikai szempontboacutel ugyanuacutegy viselkedik mint az eredeti elektronikai eszkoumlz Az erősiacutetőelemek helyettesiacutető keacutepe feszuumlltseacuteg- eacutesvagy aacuteramgeneraacutetorokboacutel valamint passziacutev elemekből feleacutepiacutetett lineaacuteris neacutegypoacutelus A helyettesiacutető keacutepek alkalmazaacutesa szemleacuteletesseacute eacutes aacutetlaacutethatoacutebbaacute teszi az erősiacutetők műkoumldeacuteseacutet meacuteretezeacuteseacutet
Az aktiacutev elemek neacutegypoacutelusos helyettesiacutető keacutepeineacutel a hibrid (h) az inverz hibrid (d) vagy az admittancia (y) parameacutetereket alkalmazzaacutek
Hibrid (vegyes h) parameacuteterű egyenletrendszer
2221212
2121111
uhihi
uhihu
Inverz hibrid (fordiacutetott vegyes d) parameacuteterű egyenletrendszer
i d u d i
u d u d i1 11 1 12 2
2 21 1 22 2
Admittancia (vezetőkeacutepesseacuteg y) parameacuteteres egyenletrendszer
i y u y u
i y u y u1 11 1 12 2
2 21 1 22 2
1 Bipolaacuteris tranzisztorok helyettesiacutető keacutepe
Kisfrekvenciaacutes műkoumldteteacutesneacutel a bipolaacuteris tranzisztorokhoz leggyakrabban a hibrid (h) parameacutetereket hasznaacuteljaacutek
Nagyfrekvenciaacuten az admittancia (y) parameacutetereket alkalmazzaacutek
A 7 eacutes 8 aacutebraacuten az NPN tiacutepusuacute bipolaacuteris tranzisztorok helyettesiacutető keacutepei laacutethatoacutek
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
10
7 aacutebra Bipolaacuteris tranzisztor kisfrekvenciaacutes hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
8 aacutebra Bipolaacuteris tranzisztor nagyfrekvenciaacutes admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
A bipolaacuteris tranzisztoroknaacutel megfigyelhető hogy 1 db aacuteramgeneraacutetorral eacutes 2 db ellenaacutellaacutessal megalkothatoacute a helyettesiacutető keacutep Termeacuteszetesen a PNP tranzisztorokhoz illetve azok koumlzoumls kollektoruacute eacutes koumlzoumls baacutezisuacute alkalmazaacutesaihoz hasonloacute elvű helyettesiacutető keacutepek keacutesziacutethetők
1 Unipolaacuteris tranzisztorok helyettesiacutető keacutepei
A teacutervezeacuterleacutesű tranzisztorokhoz meacutereacutestechnikai szempontok szerint az admittancia (y) vagy az inverz hibrid (d) parameacutetereket alkalmazzaacutek
A 9 eacutes 10 aacutebraacuten N csatornaacutes source kapcsolaacutesuacute jFET tranzisztorok helyettesiacutető keacutepei tanulmaacutenyozhatoacutek
9 aacutebra jFET tranzisztor admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
11
10 aacutebra jFET tranzisztor inverz hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
Az unipolaacuteris tranzisztorok helyettesiacutető keacutepein megfigyelhető hogy a bemeneti aacuteramuk elhanyagolhatoacute iacutegy bemenetuumlk szakadaacutesnak tekinthető A helyettesiacutető keacutep 1db feszuumlltseacuteg- vagy aacuteramgeneraacutetorboacutel 1 db ellenaacutellaacutesboacutel eacutes egy db szakadaacutes jelkeacutepből oumlsszerakhatoacute
Termeacuteszetesen a P csatornaacutes jFET-ekhez vagy a MOSFET-ekhez illetve azok drain eacutes gate kapcsolaacutesaihoz hasonloacute elvű helyettesiacutető keacutepek keacutesziacutethetők
Az eddigiekben koumlrbejaacutertuk a bipolaacuteris eacutes az unipolaacuteris tranzisztorok neacutegypoacutelusos helyettesiacutető keacutepeit Az elsajaacutetiacutetott ismeretek birtokaacuteban elkeacutesziacutethető baacutermely erősiacutető alapkapcsolaacutes vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute helyettesiacutető keacutepe Gyakorlati peacuteldakeacutent a 11 aacutebraacuten vizsgaacuteljuk meg egy koumlzoumls emitteres baacutezisosztoacutes alapkapcsolaacutes hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet
11 aacutebra Koumlzoumls emitteres alapkapcsolaacutes eacutes hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
A 11 aacutebra NPN tranzisztoros emitter kapcsolaacutesuacute erősiacutetőjeacutet feszuumlltseacuteggeneraacutetor (ug Rg) vezeacuterli s a kimeneteacutet terhelő ellenaacutellaacutes (Rt) zaacuterja Az aacutebraacuten elkuumlloumlniacutetve felismerhető a tranzisztor hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe A baacutezisosztoacute (R1 R2) eacutes a munkaellenaacutellaacutes (Rc) elhelyezkedeacuteseacutet a helyettesiacutető keacutepen magyaraacutezza hogy az UT feszuumlltseacutegű taacutepegyseacuteg vaacuteltakozoacute aacuteram szempontjaacuteboacutel roumlvidzaacuternak tekinthető A kondenzaacutetorok (Cbe Cki CE) vaacuteltakozoacute aacuteramon a helyettesiacutető keacutepen szinteacuten roumlvidzaacuterkeacutent szerepelnek Az emitter kondenzaacutetor a helyettesiacuteteacutesneacutel az emitter ellenaacutellaacutet is roumlvidre zaacuterja
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
12
Termeacuteszetesen hasonloacutean helyettesiacutethető a toumlbbi bipolaacuteris tranzisztoros alapkapcsolaacutes s ugyanilyen moacutedszerrel megalkothatoacutek a teacutervezeacuterleacutesű tranzisztoros alapkapcsolaacutesok helyettesiacutető keacutepei
Az erősiacutetők vaacuteltakozoacute aacuteramuacute jellemzőit a kapcsolaacutesi rajzuk eacutes helyettesiacutető keacutepeik segiacutetseacutegeacutevel lehet legszemleacuteletesebben eacutertelmezni
ERŐSIacuteTŐK JELLEMZŐI Erősiacutető elektronikus aacuteramkoumlr aktiacutev neacutegypoacutelus amely a bemeneteacutere vezetett elektromos jelből a kimeneteacuten megegyező hullaacutemformaacutejuacute de tetszőlegesen nagyobb eacuterteacutekű elektromos jelet szolgaacuteltat A kapcsolaacuteshoz alkalmazott taacutepegyseacuteg energiaacuteja fedezi a nagyobb eacuterteacutekű jel teljesiacutetmeacutenynoumlvekedeacuteseacutet
Erősiacuteteacutes vezeacuterelt teljesiacutetmeacuteny-aacutetalakiacutetaacutes
A 12 aacutebraacuten egy erősiacutető aacuteltalaacutenos toumlmbvaacutezlatos jeloumlleacutese laacutethatoacute Az erősiacutető bemeneteacuten egy ug feszuumlltseacutegű Rg belső ellenaacutellaacutesuacute generaacutetor biztosiacutetja az ube bemeneti feszuumlltseacuteget eacutes ibe bemeneti aacuteramot A kimeneten Rt terhelő ellenaacutellaacuteson joumln leacutetre az uki kimeneti feszuumlltseacuteg eacutes az iki kimeneti aacuteram
12 aacutebra Erősiacutető toumlmbvaacutezlatos jeloumlleacutese
A toumlmbvaacutezlatos jeloumlleacutesen feltuumlntetett haacuteromszoumlg jelkeacutepezi az erősiacuteteacutes iraacutenyaacutet Az erősiacuteteacutesek megvaloacutesiacutetaacutesaacutehoz aktiacutev elem(ek) (bipolaacuteris eacutesvagy unipolaacuteris tranzisztorok) szuumlkseacutegesek Az erősiacutető kapcsolaacutesokban a munkapont beaacutelliacutetaacutesaacutera ellenaacutellaacutesok kellenek melyek befolyaacutesoljaacutek az erősiacutető jellemzőit is A gyakorlati aacuteramkoumlroumlkben a megfelelő műkoumldeacutest kondenzaacutetorok is biztosiacutetjaacutek
Az erősiacutetőket kuumlloumlnboumlző szempontok szerint osztaacutelyozhatjuk A kuumlloumlnboumlző erősiacutetőfajtaacutekat s azok roumlvid ismertetőjeacutet - a teljesseacuteg igeacutenye neacutelkuumll - a 13 aacutebra tartalmazza
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
13
13 aacutebra Az erősiacutetők csoportosiacutetaacutesa
Az erősiacutetők legfontosabb jellemzői az alaacutebbi csoportokba sorolhatoacutek
- Erősiacuteteacutesek - Bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutes - Egyeacuteb erősiacutető jellemzők
1 Erősiacuteteacutesek
Az erősiacutető kapcsolaacutesoknaacutel eacutertelmezett erősiacuteteacutesek feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes aacuteramerősiacuteteacutes teljesiacutetmeacutenyerősiacuteteacutes Az erősiacuteteacutesek kifejezhetők viszonyszaacutemban eacutes logaritmikusan decibel-ben is Az alaacutebbi oumlsszefuumlggeacuteseket elsősorban a meacutereacuteses meghataacuterozaacutesokhoz alkalmazzaacutek
Feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes nagysaacutega a kimeneti eacutes a bemeneti feszuumlltseacuteg csuacutecseacuterteacutekeacutenek vagy effektiacutev eacuterteacutekeacutenek haacutenyadosa
effbe
effki
csuacutecsbe
csuacutecskiu U
U
U
UA
dBAa uu lg 20
Aacuteramerősiacuteteacutes nagysaacutega a kimeneti eacutes a bemeneti aacuteram csuacutecseacuterteacutekeacutenek vagy effektiacutev eacuterteacutekeacutenek haacutenyadosa
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
14
effbe
effki
csuacutecsbe
csuacutecskii I
I
I
IA
dBAa ii lg 20
Teljesiacutetmeacutenyerősiacuteteacutes nagysaacutega a kimeneti eacutes a bemeneti teljesiacutetmeacuteny csuacutecseacuterteacutekeacutenek vagy effektiacutev eacuterteacutekeacutenek haacutenyadosa
iueffbe
effki
csuacutecsbe
csuacutecskip AA
P
P
P
PA
dBAa pp lg 10
Szinuszos vezeacuterleacutes eseteacuten a csuacutecseacuterteacutek eacutes az effektiacutev eacuterteacutek koumlzoumltti kapcsolat
2
csuacutecseacuterteacutekeacuterteacutekeffektiacutev
Fontos az erősiacuteteacutesek a valoacutesaacutegban preciacutezen csak komplex szaacutemokkal eacutertelmezhetők mert bemeneti eacutes kimeneti jelei ritkaacuten azonos faacutezisuacuteak A fenti oumlsszefuumlggeacutesek a faacutezisszoumlget nem veszik figyelembe
2 Bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutes
Az erősiacutetők bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesait az Ohm toumlrveacuteny alkalmazaacutesaacuteval iacuterhatjuk fel Az oumlsszefuumlggeacutesekben a csuacutecseacuterteacutekekkel vagy az effektiacutev eacuterteacutekekkel szaacutemolunk Az alaacutebbi keacutepleteket elsősorban a meacutereacuteses meghataacuterozaacutesnaacutel alkalmazzaacutek
Bemeneti ellenaacutellaacutes nagysaacutegaacutet az erősiacutető bemeneti feszuumlltseacutegeacutenek (Ube) eacutes bemeneti aacuteramaacutenak (Ibe) haacutenyadosa hataacuterozza meg
effbe
effbe
csuacutecsbe
csuacutecsbebe I
U
I
Ur
Kimeneti ellenaacutellaacutes nagysaacutegaacutet az erősiacutető terheleacutes neacutelkuumlli uumlresjaacuterati kimeneti feszuumlltseacutegeacutenek (Ukiuuml) eacutes kimeneti roumlvidzaacuteraacutesi aacuteramaacutenak (Ikir) haacutenyadosa hataacuterozza meg
effrki
effuumlki
csuacutecsrki
csuacutecsuumlkiki I
U
I
Ur
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
15
14 aacutebra Az erősiacutető feleacutepiacuteteacutese a bemenet eacutes a kimenet szempontjaacuteboacutel
A 14 aacutebraacuten megfigyelhető hogy az erősiacutető bemeneti reacuteszeacutet a bemeneti ellenaacutellaacutes keacutepviseli amely terheli a vezeacuterlő generaacutetort Az erősiacutető kimeneti oldala generaacutetorkeacutent foghatoacute fel amelyet a terhelő ellenaacutellaacutes terhel
Elmeacuteleti meacuteretezeacutesekneacutel a pontos oumlsszefuumlggeacuteseket az erősiacutető teljes helyettesiacutető keacutepe alapjaacuten lehet feliacuterni
3 Egyeacuteb erősiacutető jellemzők
Az erősiacutetők gyakorlati alkalmazaacutesa egyeacuteb jellemzők ismereteacutet is megkoumlveteli Ezek koumlzuumll a legfontosabbak a koumlvetkezők frekvenciamenet hataacuterfrekvenciaacutek saacutevszeacutelesseacuteg zajteacutenyező torziacutetaacutesi teacutenyezők
Frekvenciamenet az erősiacutető frekvencia-aacutetviteleacutere jellemző diagram amely a feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes frekvenciafuumlggeacuteseacutet szemleacutelteti
Hataacuterfrekvenciaacutek (fa ff) azon keacutet frekvencia amelyekneacutel az erősiacutető feszuumlltseacutegerősiacuteteacutese a koumlzepes frekvenciaacuten (fk) meacutert erősiacuteteacutes 707 -a illetve az erősiacuteteacutes 3 dB-lel kisebb mint a koumlzepes frekvenciaacuten meacutert erősiacuteteacutes dB-ben A keacutet hataacuterfrekvencia fa alsoacute- ff felső hataacuterfrekvencia A műszaki gyakorlatban az erősiacutetők alsoacute hataacuterfrekvenciaacutejaacutet leginkaacutebb a laacutethatoacute csatoloacute kondenzaacutetorok kapacitaacutesai (Cbe Cki) okozzaacutek A 3 dB-es erősiacuteteacutescsoumlkkeneacutesből matematikailag az alaacutebbi oumlsszefuumlggeacutesek vezethetők le
gbeC RrXbe
gbea
be RrfC
2
1
tkiC RrXki
tkiaki Rrf
C
2
1
A felső hataacuterfrekvenciaacutet doumlntően a laacutethatatlan szoacutert- szereleacutesi- eacutes reacutetegkapacitaacutesok okozzaacutek
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
16
Saacutevszeacutelesseacuteg (B) az alsoacute- eacutes a felső hataacuterfrekvenciaacutek koumlzoumltti frekvenciatartomaacuteny
af ffB
A 15 aacutebra szemleacutelteti egy szeacutelessaacutevuacute erősiacutető frekvenciameneteacutet saacutevszeacutelesseacutegeacutet alsoacute- eacutes felső hataacuterfrekvenciaacutejaacutet
15 aacutebra Egy szeacutelessaacutevuacute erősiacutető frekvenciamenete
A 15 aacutebraacuten megfigyelhető egy gyakorlati szeacutelessaacutevuacute erősiacutető frekvenciafuumlggeacutese hataacuterfrekvenciaacutei koumlzepes frekvenciaacuteja eacutes saacutevszeacutelesseacutege
A műszaki gyakorlatban alkalmazott erősiacutetőkkel szemben elvaacuteraacutes hogy a műkoumldeacutesi tartomaacutenyban a bemeneti eacutes kimeneti jel alakja ne teacuterjen el egymaacutestoacutel A valoacutesaacutegban felleacutepő zajok zavarok torziacutetaacutesokat okoznak a felerősiacutetett jel alakjaacuteban
A tovaacutebbiakban megvizsgaacuteljuk a zajok eacutes torziacutetaacutesok erősiacutetőkre gyakorolt hataacutesait a zajok eacutes torziacutetaacutesok legfontosabb jellemzőit
Jel a hasznos informaacutecioacutet tartalmazoacute feszuumlltseacuteg vagy aacuteram meghataacuterozott időfuumlggveacuteny szerinti vaacuteltozaacutesa
Zaj zavaroacute jelek oumlsszesseacutege melynek időfuumlggveacutenye szabaacutelytalan s hasznos informaacutecioacutet nem tartalmaz
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
17
Az erősiacutetőkben keletkező zajokat doumlntő meacuterteacutekben a toumllteacuteshordozoacutek rendezetlen mozgaacutesa okozza Az ilyen zajok felleacutepnek az erősiacutető ohmos jellegű ellenaacutellaacutesaiban eacutes aktiacutev eszkoumlzeiben egyaraacutent Fajtaacutei
Termikus zaj a toumllteacuteshordozoacutek rendezetlen hőmozgaacutesa miatt felleacutepő zaj Eacuterteacutekeacutet aacutetlagos zajteljesiacutetmeacutenykeacutent zajfeszuumlltseacutegkeacutent vagy zajaacuteramkeacutent adjaacutek meg
Soumlreacutetzaj feacutelvezetőkben a toumllteacuteshordozoacutek PN aacutetmeneten toumlrteacutenő aacutethaladaacutesaacutenaacutel keletkezik Kisfrekvenciaacuten főleg a Zener dioacutedaacuteknaacutel jelentős
Villoacutedzaacutesi zaj (flicker-zaj) aktiacutev eacutes passziacutev aacuteramkoumlri elemeken a gyaacutertaacutestechnoloacutegia koumlvetkezteacuteben felleacutepő zaj Kisfrekvenciaacuten leginkaacutebb a MOSFET-ekneacutel veszeacutelyes
Jelzaj viszony a jelteljesiacutetmeacuteny eacutes a zajteljesiacutetmeacuteny haacutenyadosa dB-ben kifejezve Az erősiacutető zajossaacutegaacutenak egyik szaacutemszerű jellemzője (Angol roumlvidiacuteteacutessel SNR vagy SN rarr Signal to Noise Ratio)
dBlg10
dB
zaj
jel
zaj
jel
P
P
P
P
A keacutepletben Pjel rarr jelteljesiacutetmeacuteny Pzaj rarr zajteljesiacutetmeacuteny
Zajteacutenyező az erősiacutető bemeneteacutere eacutes kimeneteacutere vonatkoztatott jelzaj viszonyok haacutenyadosa dB-ben kifejezve
dB1
lg10lg10e
dB
bzaj
kizaj
p
kizaj
kijel
bezaj
bejel
P
P
A
P
P
P
P
F
A keacutepletben AP rarr az erősiacutető teljesiacutetmeacutenyerősiacuteteacutese
Zajszint a hangossaacuteg eacuterzeacutekeleacuteseacutehez tartozoacute jellemző amely a meacutert zajteljesiacutetmeacuteny eacutes a hallaacuteskuumlszoumlb hangintenzitaacutesaacutehoz tartozoacute zajteljesiacutetmeacuteny haacutenyadosa dB-ben kifejezve
dBlg100
dB
zaj
zaj
P
Pd
A keacutepletben viszonyiacutetaacutesi alapkeacutent a Pzaj0 rarr a hallaacuteskuumlszoumlb hangintenzitaacutesaacutehoz (1 kHz-neacutel 10-12 Wm2) tartozoacute zajteljesiacutetmeacuteny szerepel
Eacuterdekesseacuteg a zajszint emberi szervezetre gyakorolt hataacutesa a hangossaacuteg fuumlggveacutenyeacuteben a koumlvetkező
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
18
- 30 dB zajszint rarr pszicheacutes - 65 dB zajszint rarr vegetatiacutev - 90 dB zajszint rarr halloacuteszervi - 120 dB zajszint rarr faacutejdalomkuumlszoumlb - 120 -130 dB zajszint rarr maradandoacute hallaacuteskaacuterosodaacutes - 160 dB zajszint rarr dobhaacutertyarepedeacutes - 175 dB zajszint rarr halaacutelos koumlvetkezmeacutenyű
Torziacutetaacutes erősiacutetőkben felleacutepő jelenseacuteg melynek hataacutesaacutera a vezeacuterlő analoacuteg jel időfuumlggveacutenyeacutenek tulajdonsaacutegai a kimenetre eacuterve nem kiacutevaacutent moacutedon megvaacuteltoznak Maacuteskeacutent fogalmazva a jel spektrumaacuteban talaacutelhatoacute kuumlloumlnboumlző frekvenciaacutejuacute oumlsszetevők erősiacuteteacuteskor moacutedosulnak A torzulaacutesok meacuterteacutekeacutet a vezeacuterlő analoacuteg jel frekvenciaacuteja eacutes amplituacutedoacuteja befolyaacutesolja
Lineaacuteris torziacutetaacutesok az erősiacutető a kuumlloumlnboumlző frekvenciaacutejuacute jeleket nem egyforma meacuterteacutekben erősiacuteti (frekvenciatorziacutetaacutes) illetve moacutedosiacutetja a jel komponenseinek egymaacuteshoz viszonyiacutetott faacutezishelyzeteacutet (faacutezistorziacutetaacutes) A lineaacuteris torziacutetaacutesokat az erősiacutető frekvenciafuumlggő lineaacuteris karakterisztikaacutejuacute elemei (L C) okozzaacutek
Nemlineaacuteris torziacutetaacutesok az erősiacutető a kuumlloumlnboumlző amplituacutedoacutejuacute jeleket nem egyforma meacuterteacutekben erősiacuteti Az erősiacutető kimeneteacuten nem kiacutevaacutenatos jeloumlsszetevők jelennek meg Harmonikus torziacutetaacutes a kimeneten megjelenő jeloumlsszetevők frekvenciaacutei a bemeneti jeloumlsszetevők frekvenciaacutejaacutenak (alapharmonikus) egeacutesz szaacutemuacute toumlbbszoumlroumlsei (felharmonikusok) Modulaacutecioacutes torziacutetaacutes a kimeneten megjelenő jeloumlsszetevők frekvenciaacutei a bemeneti jeloumlsszetevők frekvenciaacuteinak oumlsszegei eacutes kuumlloumlnbseacutegei A nemlineaacuteris torziacutetaacutesokat az erősiacutető nemlineaacuteris karakterisztikaacutejuacute elemei (feacutelvezető eszkoumlzoumlk) okozzaacutek
Harmonikus torziacutetaacutesi teacutenyező az oumlsszegzett felharmonikusok effektiacutev eacuterteacutekeacutenek eacutes a teljes jel effektiacutev eacuterteacutekeacutenek az araacutenya -ban kifejezve
223
22
21
223
22
n
nh
UUUU
UUUk
U1rarr az alapharmonikus jel feszuumlltseacutegeacutenek effektiacutev eacuterteacuteke
U2 U3hellipUn rarr a felharmonikus jelek feszuumlltseacutegeinek effektiacutev eacuterteacuteke
4 Erősiacutetők meacuteretezeacutese
Az erősiacutető fokozatok meacuteretezeacutese a műszaki gyakorlatban leegyszerűsiacutetve 3 fő leacutepeacutesből aacutell A meacuteretezeacutes leacutepeacutesei
1 leacutepeacutes az aacuteramkoumlr feleacutepiacuteteacuteseacutenek megtervezeacutese az aacuteramkoumlr megrajzolaacutesa
2 leacutepeacutes munkapont beaacutelliacutetaacutes
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
19
3 leacutepeacutes vaacuteltakozoacute aacuteramuacute erősiacutető parameacuteterek meghataacuterozaacutesa
Az eddig taacutergyaltak alapjaacuten tegyuumlnk kiacuteseacuterletet egy kivaacutelasztott erősiacutető alapkapcsolaacutes meacuteretezeacuteseacutere
MEacuteRETEZEacuteSI FELADAT
Veacutegezzuumlk el a 16 aacutebraacuten laacutethatoacute source kapcsolaacutesuacute unipolaacuteris tranzisztoros erősiacutető meacuteretezeacuteseacutet
Munkaponti adatok UGS0 = -2 V UDS0 = 8 V ID0 = 14 mA jFET parameacuteterek y21 = 10 mS y22 = 25 microS Egyeacuteb adatok UT = 24 V RG = 200 kΩ Rt = 15 kΩ ug = 25 mV Rg = 25 kΩ Feladatok a) Hataacuterozzuk meg RS eacutes RD eacuterteacutekeacutet b) Hataacuterozzuk meg a fokozat bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesaacutet c) Hataacuterozzuk meg a terhelt erősiacutető feszuumlltseacutegerősiacuteteacuteseacutet d) Hataacuterozzuk meg a terhelt erősiacutető kimeneti feszuumlltseacutegeacutet e) Hataacuterozzuk meg Cki eacuterteacutekeacutet uacutegy hogy a kapcsolaacutes alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja fa =15 Hz legyen (A toumlbbi kapacitaacutes nem szoacutel bele az aacutetvitelbe)
16 aacutebra Source kapcsolaacutesuacute unipolaacuteris tranzisztoros erősiacutető
Megoldaacutes
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
20
a) Az aacuteramkoumlroumln bejeloumllt egyenfeszuumlltseacutegek eacutes egyenaacuteramok figyelembeveacuteteleacutevel az oumlsszefuumlggeacutesek feliacuteraacutesaacutehoz az elektrotechnika Ohm- eacutes Kirchhoff toumlrveacutenyeit alkalmazzuk (A kapcsolaacutes bemeneteacuten az IG gate aacuteram elhanyagolhatoacute)
SRGS UU 0
kI
UR
D
GSS 431
mA 41
V 2
0
0
kV
I
UUUR
D
RDSTD
S 10mA 41
2V 8V 24
0
0
b) Az erősiacutető bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesaacutet a kapcsolaacutes y parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacuteből lehet legegyszerűbben meghataacuterozni A helyettesiacutető keacutep a 17 aacutebraacuten laacutethatoacute
17 aacutebra A source kapcsolaacutesuacute erősiacutető y parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
Ha a bemenet felől illetve a kimenet felől betekintuumlnk a helyettesiacutető neacutegypoacutelusba koumlnnyedeacuten feliacuterhatjuk a bemeneti eacutes a kimeneti ellenaacutellaacutes oumlsszefuumlggeacuteseacutet majd behelyettesiacuteteacutes utaacuten meghataacuterozhatjuk az eacuterteacutekeket
kRr Gbe 200
kS
ky
Rr Dki 825
110
1
22
c) A feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes meghataacuterozaacutesaacutehoz egy roumlvid levezeteacutes utaacuten eljuthatunk
be
kiut u
uA
tD
sbeski RR
yuyu
2221
1
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
21
152)158(10)(21 kkmSRRyA tkiut
A veacutegeredmeacutenyből laacutethatoacute hogy az erősiacutető faacutezist fordiacutet
d) A kimeneti feszuumlltseacuteg meghataacuterozaacutesaacutehoz előszoumlr fel kell iacuterni a vezeacuterlő generaacutetorboacutel az erősiacutető bemeneteacutere jutoacute vaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteget majd a feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes segiacutetseacutegeacutevel kimeneti feszuumlltseacuteggeacute alakiacutetva hataacuterozhatjuk meg a pontos eacuterteacuteket
mVRR
Ruu
gG
Ggbe 2222
k 25k 002
k 002mV 25
VmVuAu beutkit 1612222152
e) A megadott parameacuteterek szerint az erősiacutető alsoacute hataacuterfrekvenciaacutejaacutet csak a Cki kimeneti kapacitaacutes okozza Az erősiacutető helyettesiacutető keacutepeacutenek kimeneti koumlreacuteben (ld 18 aacutebra) a hataacuterfrekvencia definiacutecioacutejaacuteboacutel adoacutedoacute egyenlőseacutegből a hataacuterfrekvencia kiszaacutemiacutetaacutesaacutehoz juthatunk
18 aacutebra Az erősiacutető kimeneti koumlreacutenek kisfrekvenciaacutes helyettesiacutető keacutepe
A feszuumlltseacutegosztaacutes toumlrveacutenyeacutet alkalmazva levezeteacutessel bizonyiacutethatoacute hogy a hataacuterfrekvenciaacuten bekoumlvetkező 3 dB-es erősiacuteteacutes szintcsoumlkkeneacutesneacutel a csatoloacute kondenzaacutetor reaktanciaacuteja eacuterteacutekre megegyezik a koumlruumlloumltte elhelyezkedő ellenaacutellaacutesok eredőjeacutevel
tkitDC RrRRy
Xki
22
1
kiaC Cf
Xki
2
1
nFHzRrf
Ctkia
ki 46210511080152
1
2
144
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
22
Oumlsszefoglalaacutes
Az esetfelveteacutes kapcsaacuten kideruumllt hogy leendő munkahelye a koumlzeljoumlvőben uacutej szakmai profilra fog aacutetaacutellni Az uacutej feladatok koumlzoumltt gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők tervezeacutese eacutes meacuteretezeacutese szerepel A munkaacuteba aacutellaacutes előtt egy speciaacutelis szakmai tanfolyamon vesz reacuteszt melynek beleacutepeacutesi felteacutetele a bipolaacuteris eacutes unipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett erősiacutetőfokozatok munkapontbeaacutelliacutetaacutesi megoldaacutesainak vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőinek az ismerete Jelen tananyagreacutesztől segiacutetseacuteget kaphatott a meacuteretezeacutesi alapok elsajaacutetiacutetaacutesaacutehoz felfrissiacuteteacuteseacutehez
Az informaacutecioacutefrissiacuteteacutes roumlvid bevezetővel kezdődoumltt melyben taacutejeacutekozoacutedhatott a szakmai informaacutecioacutetartalomra vonatkozoacute tudnivaloacutekroacutel
A gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők meacuteretezeacuteseacutehez szilaacuterd alapokat nyuacutejtott az erősiacutetők feleacutepiacuteteacuteseacutenek belső kapcsolatrendszereacutenek a megismereacutese Ehhez meg kellett vizsgaacutelni az elviekben leacutetező sztatikus műkoumldeacutesi uumlzemmoacutedot ahonnan egyenes uacutet vezetett az elektronikai gyakorlat dinamikus uumlzemmoacutedjaacutenak a tisztaacutezaacutesaacutehoz
Egy erősiacutető fokozat műkoumldteteacutese előtt biztosiacutetani kellett a munkapont beaacutelliacutetaacutest amely leacutenyegeacuteben az erősiacutető egyenaacuteramuacute meacuteretezeacuteseacutet jelentette Tisztaacutezoacutedtak a kuumlloumlnboumlző osztaacutelyokba sorolt munkapontbeaacutelliacutetaacutesi megoldaacutesok előnyei eacutes haacutetraacutenyai Kapcsolaacutesi rajzok bizonyiacutetottaacutek hogy a munkapontbeaacutelliacutetaacutes megvaloacutesiacutethatoacute egy taacutepegyseacuteg eacutes az aktiacutev elemhez csatlakozoacute kuumlloumlnboumlző eacuterteacutekű ellenaacutellaacutesok beiktataacutesaacuteval
Az aktiacutev elemelemek eacutes a kapcsoloacutedoacute ellenaacutellaacutesok meghataacuteroztaacutek az erősiacutetők vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőit Kuumlloumln kategoacuteriaacuteba keruumlltek az erősiacuteteacutes fajtaacutek a be- eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesok eacutes az erősiacutető egyeacuteb jellemzői Egy erősiacutető fokozat frekvencia-aacutetviteleacutenek taacutergyalaacutesaacutenaacutel tisztaacutezoacutedott hogy csatoloacute- hidegiacutető- szereleacutesi- szoacutert- eacutes reacuteteg-kapacitaacutesok is befolyaacutesoljaacutek a műkoumldeacutest
Az erősiacutetők meacuteretezeacutese alapvetően munkapont beaacutelliacutetaacutest eacutes vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzők meghataacuterozaacutesaacutet jelentette A meacuteretezeacutest megkoumlnnyiacutetette az aktiacutev elem illetve a teljes erősiacutető neacutegypoacutelusos helyettesiacutető keacutepeacutenek a felrajzolaacutesa Mindezt kuumlloumln-kuumlloumln meg kellett vizsgaacutelni a bipolaacuteris eacutes az unipolaacuteris tranzisztorral feleacutepiacutetett erősiacutetőkneacutel Egy oumlsszefoglaloacute taacuteblaacutezatboacutel kideruumllt hogy a műszaki gyakorlatban igen sokfeacutele erősiacutető elnevezeacutessel talaacutelkozhatunk A meacuteretezeacutes gyakorlati megvaloacutesiacutetaacutesaacutet mintafeladatok eacutes meacutertezeacutesi feladat zaacuterta
A meacuteretezeacutes leacutepeacuteseinek elmeacuteleti tisztaacutezaacutesa majd veacutegrehajtaacutesa utaacuten elegendő informaacutecioacute gyűlhetett oumlssze az erősiacutető aacuteramkoumlroumlk megtervezeacuteseacutehez oumlsszeaacutelliacutetaacutesaacutehoz eacutes a gyakorlati alkalmazaacutesaihoz
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
23
TANULAacuteSIRAacuteNYIacuteTOacute
Az elektronikai aacuteramkoumlroumlk alapjait taacutergyaloacute teacutemakoumlrhoumlz tartozoacute ismeretek alkalmazaacutesaacutehoz az iacuterott szakmai szoumlveg megeacuterteacutese a kuumlloumlnboumlző keacuteszseacutegek fejleszteacutese szuumlkseacuteges
Az elsajaacutetiacutetott informaacutecioacutek gyakorlati alkalmazaacutesaacutehoz elengedhetetlen a gyakorlatias feladateacutertelmezeacutes moacutedszer kompetencia fejleszteacutese
A szakmai szoumlveg alapos tanulmaacutenyozaacutesa eacutes feldolgozaacutesa utaacuten ceacutelszerű az alaacutebbi gyakorloacute feladatok megoldaacutesa
1 feladat Egyszerű kapcsolaacutesi rajzok elkeacutesziacuteteacuteseacutevel mutassa be az erősiacutetők sztatikus eacutes dinamikus uumlzemmoacutedja koumlzoumltti kuumlloumlnbseacutegeket
2 feladat Rajzolja fel egy teacutervezeacuterleacutesű tranzisztor transzfer karakterisztikaacutejaacutet s jeloumlljoumln meg rajta egy M1 eacutes M2 munkapontot Az M1 munkapont a lineaacuteris az M2 munkapont a nemlineaacuteris műkoumldeacutesi tartomaacutenyban helyezkedjeacutek el
3 feladat Keacutesziacutetse el egy koumlzoumls emitteres erősiacutetőfokozat kapcsolaacutesi rajzaacutet eacutes hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet Az aacuteramkoumlrhoumlz alkalmazzon 4 db ellenaacutellaacutest 3 db kondenzaacutetort 1 db taacutepegyseacuteget vezeacuterlő generaacutetort eacutes terhelő ellenaacutellaacutest
4 feladat Keacutesziacutetse el egy source kapcsolaacutesuacute JFET-es erősiacutetőfokozat kapcsolaacutesi rajzaacutet eacutes admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet Az aacuteramkoumlrhoumlz alkalmazzon 3 db ellenaacutellaacutest 3 db kondenzaacutetort 1 db taacutepegyseacuteget vezeacuterlő generaacutetort eacutes terhelő ellenaacutellaacutest
5 feladat A 3 eacutes 4 feladathoz elkeacutesziacutetett kapcsolaacutesi rajzokon tuumlntesse fel az aktiacutev elemhez tartozoacute munkaponti feszuumlltseacutegeket eacutes aacuteramokat Iacuterja fel a munkaponti adatok kiszaacutemiacutetaacutesaacutera szolgaacuteloacute matematikai oumlsszefuumlggeacuteseket
6 feladat Iacuterja le az alaacutebbi elektronikai alapfogalmak jelenteacuteseacutet
- B osztaacutelyuacute munkapontbeaacutelliacutetaacutes - hibrid parameacuteteres egyenletrendszer - erősiacutető frekvenciamenete
7 feladat Sorolja fel az erősiacutető fokozatok vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőit Iacuterja fel a jellemzőkhoumlz tartozoacute matematikai oumlsszefuumlggeacuteseket
8 feladat Hataacuterozza meg dB-ben az alaacutebbi viszonyszaacutemban megadott erősiacuteteacutes eacuterteacutekeket
- Au = -150 - Ai = 365 - AP = 1450
9 feladat Hataacuterozza meg viszonyszaacutemban az alaacutebbi dB-ben megadott erősiacuteteacutes eacuterteacutekeket
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
24
- Au = 45 dB - Ai = 32 dB - AP = 70 dB
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
25
OumlNELLENŐRZŐ FELADATOK
1 feladat
Szaacutemiacutetaacutessal hataacuterozza meg az alaacutebbi koumlzoumls emitteres baacutezisaacuteram taacuteplaacutelaacutesuacute erősiacutető munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesait
19 aacutebra
Adatok
UT = 10 V IC0 = 25 mA UE0 = 2 V UCE0 = 3V B = 200 UBE0 = 06 V
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
26
Feladatok
a) Jeloumllje be a kapcsolaacutesi rajzon a munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok meghataacuterozaacutesaacutehoz szuumlkseacuteges egyenaacuteramokat eacutes egyenfeszuumlltseacutegeket
b) Hataacuterozza meg a munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok (RC RE RB) szaacutemszerű eacuterteacutekeacutet
RC =
RE =
RB=
2 feladat
Meacuteretezze az alaacutebbi Source kapcsolaacutesuacute erősiacutető fokozatot
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
27
20 aacutebra
Adatok
UT = 12 V Rt = 20 k RG = 1 M RD = 4 k y21s = 25 mS y22s = 25 S Ug = 50 mV Rg = 50 k
Feladatok
a) Keacutesziacutetse el a meacuteretezeacutes előtt aacutelloacute aacuteramkoumlr admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
28
b) Hataacuterozza meg dB-ben az erősiacutető feszuumlltseacutegerősiacuteteacuteseacutet terhelő ellenaacutellaacutes neacutelkuumll eacutes terheleacutessel
Au=
au=
Aut=
aut=
c) Szaacutemiacutetsa ki az erősiacutető fokozat bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesaacutet
Rbe=
Rki=
d) Hataacuterozza meg a terhelt erősiacutető fokozat kimeneteacuten megjelenő feszuumlltseacuteg eacuterteacutekeacutet
Ukit=
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
29
3 feladat
Meacuteretezze egy RC csatolaacutesuacute erősiacutető alapkapcsolaacutes csatoloacute kondenzaacutetorait
Adatok
rbe= 1 M bemeneti ellenaacutellaacutes rki= 4 k kimeneti ellenaacutellaacutes Rg= 10 k vezeacuterlő generaacutetor belső ellenaacutellaacutesa Rt= 20 k terhelő ellenaacutellaacutes fa1= 10Hz a bemeneti koumlr alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja fa2= 40 Hz a kimeneti koumlr alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja
Feladatok
a) Keacutesziacutetse el az erősiacutető bemeneteacutehez tartozoacute helyettesiacutető aacuteramkoumlrt eacutes az alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a bemeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesaacutet
Cbe=
b) Keacutesziacutetse el az erősiacutető kimeneteacutehez tartozoacute helyettesiacutető aacuteramkoumlrt eacutes az alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a kimeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesaacutet
Cki=
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
30
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
31
MEGOLDAacuteSOK
1 feladat
a) A munkaponti egyenaacuteramok eacutes egyenfeszuumlltseacutegek feltuumlnteteacutese a kapcsolaacutesi rajzon
21 aacutebra
b) A munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok szaacutemszerűsiacutetett meghataacuterozaacutesa
Az ellenaacutellaacutesok kiszaacutemiacutetaacutesaacutehoz a kapcsolaacutesi rajz segiacutetseacutegeacutevel az Ohm- eacutes a Kirchhoff-toumlrveacutenyek alkalmazaacutesaacuteval lehet eljutni
0CEUUUU00
EC RRT
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
32
V2U 00 ER U
E
V5V3V2V10UUUU 0CE00
EC RTR
Ω200mA25
V5
I
UR
0CC
0 CR
μA125200
mA25
B
II 0C
0B
mA12552μA251mA52III 0B0C0E
Ω80mA12525
V2
I
UR
0E
0EE
V47V2V60V10UUUUUU 000R EBETBTB
Ω60μA125
V47
I
UR
0
R B
BB
2 feladat
a) Az erősiacutető fokozat helyettesiacutető keacutepe
22 aacutebra
b) A feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes terheleacutes neacutelkuumll eacutes terheleacutessel
099k 633mS 52 k 4mS 5020
1mS 52
uA
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
33
dBAa uu 1719099lg 20lg 20
697k 083mS 52 k 20k 4mS 5020
1mS 52
utA
dBAa uut 7217697lg 20lg 20
c) Az erősiacutető bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesa a helyettesiacutető keacutep alapjaacuten
M 1 Gbe Rr
k 633k 4mS 0025
1=
1
22D
ski R
yr
d) A terhelt erősiacutető kimeneti feszuumlltseacutege
mV 334 099mV4762= utbekit Auu
mV6247k 50M 1
M 1mV 50
gG
Ggbe RR
Ruu
3 feladat
a) Az erősiacutető bemeneti aacuteramkoumlre eacutes a bemeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesa
23 aacutebra
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
34
gbeC RrXbe
beaC Cf
Xbe
12
1
nFHzRrf
Cgbea
be 71510101102
1
2
146
1
a) Az erősiacutető kimeneti aacuteramkoumlre eacutes a kimeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesa
24 aacutebra
tkiC RrXki
kiaC Cf
Xki
22
1
nFHzRrf
Ctkia
ki 81651020104402
1
2
133
2
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
35
IRODALOMJEGYZEacuteK
FELHASZNAacuteLT IRODALOM Kovaacutecs Csongor Elektronikus aacuteramkoumlroumlk tankoumlnyv Generaacutel Press Kiadoacute 2005
Gergely Istvaacuten Elektrotechnika General Press Kiadoacute 2009
Zombori Beacutela Elektronika Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
Zombori Beacutela Elektronikai feladatgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2008
Koacuteroacutedi Daacutevid ndash Toacuteth S Roacutebert Villamossaacutegtani alapismeretek NSZFI Tankoumlnyvkiadoacute 2005
Horvaacuteth Ernő Elektronika feladatgyűjtemeacuteny I Terra Print Kiadoacute 1994
Szűcs Laacuteszloacuteneacute Elektronikai peacuteldataacuter Lexika Tankoumlnyvkiadoacute 1997
AJAacuteNLOTT IRODALOM U TietzendashCh Scenk Analoacuteg eacutes digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Műszaki Koumlnyvkiadoacute Budapest 1990
Mihaacutely Laacuteszloacute Elektronikai tesztgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
MUNKAANYAG
A(z) 0917-06 modul 038-as szakmai tankoumlnyvi tartalomeleme
felhasznaacutelhatoacute az alaacutebbi szakkeacutepesiacuteteacutesekhez
A szakkeacutepesiacuteteacutes OKJ azonosiacutetoacute szaacutema A szakkeacutepesiacuteteacutes megnevezeacutese
54 523 01 0000 00 00 Elektronikai technikus
A szakmai tankoumlnyvi tartalomelem feldolgozaacutesaacutehoz ajaacutenlott oacuteraszaacutem
10 oacutera
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
3
Lineaacuteris tartomaacuteny (I) rarr az aktiacutev elem aacuterama egyenesen araacutenyos a vezeacuterlő feszuumlltseacuteg időbeni vaacuteltozaacutesaacuteval Az M1 munkapont koumlrnyezeteacuteben az aktiacutev elem lineaacuterisan műkoumldik Ebben a tartomaacutenyban az aktiacutev elem alakhű erősiacuteteacutesre alkalmazhatoacute
Nemlineaacuteris tartomaacuteny (II) rarr az aktiacutev elem aacuterama nem egyenesen araacutenyos a vezeacuterlő feszuumlltseacuteg időbeni vaacuteltozaacutesaacuteval Az M2 munkapont koumlrnyezeteacuteben az aktiacutev elem nemlineaacuterisan műkoumldik Az ilyen elhelyezeacutesű munkapontot leginkaacutebb kapcsoloacuteeszkoumlzoumlkneacutel hasznaacuteljaacutek ki
A 2 aacutebra bemutatja mindkeacutet munkapont beaacutelliacutetaacutesnaacutel egy bipolaacuteris tranzisztor jelaacutetviteleacutet
2 aacutebra Bipolaacuteris tranzisztor vezeacuterleacutese lineaacuteris eacutes nemlineaacuteris uumlzemmoacutedban
Laacutethatoacute hogy az M1 munkapont koumlruumlli szakaszon vezeacuterelt erősiacutető lineaacuterisan viszi aacutet a jelet Az M2 munkapont alkalmazaacutesaacutenaacutel a kimeneti jel eltorzul a jelaacutetvitel nemlineaacuteris
1 Sztatikus uumlzemmoacuted
Sztatikus uumlzemmoacutedban a bemeneti vezeacuterleacutes hataacutesaacutera csak az aktiacutev eszkoumlz kimeneti aacuterama vaacuteltozik a kimeneti feszuumlltseacutege aacutellandoacute marad Ilyenkor az aktiacutev elem kimeneti koumlreacuteben roumlvidzaacuter van Neacutegy feacutele munkapont beaacutelliacutetaacutes lehetseacuteges attoacutel fuumlggően hogy a munkapontot az aktiacutev elem aacutetviteli karakterisztikaacutejaacutenak melyik reacuteszeacutere aacutelliacutetjuk be
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
4
A osztaacutelyuacute beaacutelliacutetaacutes (MA) munkapont elhelyezeacutes a lineaacuteris szakaszon s vezeacuterleacuteskor a munkapont veacutegig a lineaacuteris szakaszon mozog Az aktiacutev elem a vezeacuterlő jel mindkeacutet feacutelperioacutedusaacuteban lineaacuterisan műkoumldik
B osztaacutelyuacute beaacutelliacutetaacutes (MB) munkapont elhelyezeacutes a lezaacuteraacutesi pontban s vezeacuterleacuteskor a munkapont a jelleggoumlrbe mindkeacutet tartomaacutenyaacuteba aacutetkeruumll Ilyenkor az aktiacutev elem csak a vezeacuterlő jel egyik feacutelperioacutedusaacuteban műkoumldik erősiacutető elemkeacutent
AB osztaacutelyuacute beaacutelliacutetaacutes (MAB) munkapont elhelyezeacutes az MA eacutes MB koumlzoumltti tartomaacutenyban Vezeacuterleacuteskor feacutel perioacutedusidőneacutel hosszabb ideig folyik aacuteram az aktiacutev elemen
C osztaacutelyuacute beaacutelliacutetaacutes (MC) munkapont elhelyezeacutes a karakterisztika zaacuteraacutesi tartomaacutenyaacuteban Vezeacuterleacuteskor feacutel perioacutedusidőneacutel roumlvidebb ideig folyik aacuteram az aktiacutev elemen
A 3 aacutebraacuten sztatikus uumlzemmoacutedban laacutethatoacute egy bipolaacuteris tranzisztor vezeacuterleacuteseacutehez oumlsszeaacutelliacutetott aacuteramkoumlri megoldaacutes valamint a jellegzetes munkapont elhelyezeacutesek
FONTOS A reacutegebbi szabvaacutenyok a tranzisztoroknaacutel a koumlrbe foglalt jeloumlleacutest alkalmaztaacutek de az MSZ EN 60617-x szabvaacutenynak a koumlr neacutelkuumlli jeloumlleacutesek felelnek meg A bipolaacuteris eacutes az unipolaacuteris tranzisztorokat tartalmazoacute aacuteramkoumlroumlk kezeleacuteseacuteneacutel ez a tananyagelem az aktiacutev aacuteramkoumlri elem koumlrbefoglalaacutesaacutet alkalmazza
3 aacutebra Bipolaacuteris tranzisztor vezeacuterleacutese sztatikus uumlzemmoacutedban
A fenti aacuteramkoumlrben a munkapont beaacutelliacutetaacutesaacutehoz meghataacuterozott egyenfeszuumlltseacutegeket (UBEo UCE) kell alkalmazni az aktiacutev elem bemeneti eacutes kimeneti koumlreacuteben Az egyenfeszuumlltseacutegek szabjaacutek meg hogy a tranzisztor milyen munkapontba keruumll Az Uvezeacuterlő jelet az UBEo munkaponti egyenfeszuumlltseacutegre kell raacuteuumlltetni (szuperponaacutelni) Az oumlsszetett bemeneti jel
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
5
UBE = UBEo+Uvezeacuterlő
A legjobb kivezeacuterelhetőseacuteg uacutegy eacuterhető el ha A osztaacutelyuacute munkapont beaacutelliacutetaacutest alkalmazunk s az MA munkapontot a jelleggoumlrbe lineaacuteris tartomaacutenyaacutenak koumlzepeacutere vaacutelasztjuk Ekkor is hataacutert szab a maximaacutelisan megengedett kollektor aacuteram (ICmax)
2 Dinamikus uumlzemmoacuted
Dinamikus uumlzemmoacutedban a bemeneti vezeacuterleacutes hataacutesaacutera az aktiacutev eszkoumlz kimeneti feszuumlltseacutege koumlveti a bemeneti jel vaacuteltozaacutesaacutet Ilyenkor az aktiacutev elem kimeneti koumlreacuteben egy munkaellenaacutellaacutes talaacutelhatoacute
A 4 aacutebraacuten egy bipolaacuteris tranzisztor dinamikus vezeacuterleacuteseacutehez oumlsszeaacutelliacutetott aacuteramkoumlr elvi kapcsolaacutesa eacutes a kimeneti karakterisztika munkaegyenese tanulmaacutenyozhatoacute
4 aacutebra Bipolaacuteris tranzisztor vezeacuterleacutese dinamikus uumlzemmoacutedban
Munkaegyenes az aktiacutev elem kimeneti karakterisztikaacutejaacuten a kimeneti koumlrben meacuterhető feszuumlltseacuteg eacutes a kimeneti aacuteram koumlzoumltti lineaacuteris kapcsolat grafikus megjeleniacuteteacuteseacutet szimbolizaacuteloacute egyenes Bipolaacuteris tranzisztornaacutel a kiinduloacute egyenlet
UT = IC RC + UCE
A munkaegyenes meredekseacutegeacutet kizaacuteroacutelag a kimeneti koumlrben elhelyezett ellenaacutellaacutes vagy ellenaacutellaacutesok eacuterteacuteke befolyaacutesolja
A munkaegyenesen bejeloumllt 1-es eacutes 2-es pontok koumlzoumltt talaacutelhatoacute a tranzisztor normaacutel műkoumldeacutesi tartomaacutenya
Munkaellenaacutellaacutes dinamikus uumlzemmoacutedban az aktiacutev elem kimeneti koumlreacuteben elhelyezett ellenaacutellaacutes vagy ellenaacutellaacutesok melynek hataacutesaacutera vezeacuterleacuteskor a kimeneti feszuumlltseacuteg vaacuteltozik
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
6
Munkapontbeaacutelliacutetaacutes a műszaki gyakorlatban az erősiacutetőfokozatok uumlzemi műkoumldeacuteseacutenek felteacutetelekeacutent az aktiacutev elem bemeneti eacutes kimeneti kapcsaira előiacutert eacuterteacutekű egyenfeszuumlltseacutegek beaacutelliacutetaacutesa
Optimaacutelis munkapontbeaacutelliacutetaacutes egyetlen taacutepegyseacuteggel eacutes kuumlloumlnboumlző helyekre kapcsolt ellenaacutellaacutesokkal egyenfeszuumlltseacutegek biztosiacutetaacutesa Termeacuteszetesen az ellenaacutellaacutesok az erősiacutetők jellemzőit is befolyaacutesoljaacutek
Az 5 eacutes 6 aacutebraacuten egy NPN tiacutepusuacute bipolaacuteris tranzisztor eacutes egy N csatornaacutes jFET tranzisztornaacutel alkalmazott munkapontbeaacutelliacutetaacutesi megoldaacutesokat laacutethatunk
5 aacutebra Bipolaacuteris tranzisztor munkapontjaacutenak beaacutelliacutetaacutesa
A bipolaacuteris tranzisztoros kapcsolaacutesi rajzokon a munkaponti adatok a koumlvetkezők UBEo UCEo IBo ICo IEo A munkaponti adatok koumlzuumll az UBEo eacuterteacuteke germaacutenium alapanyag eseteacuten 02-03V sziliacutecium tranzisztoroknaacutel 06-07 V
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
7
6 aacutebra Teacutervezeacuterleacutesű tranzisztor munkapontjaacutenak beaacutelliacutetaacutesa
A teacutervezeacuterleacutesű tranzisztoros kapcsolaacutesi rajzokon a munkaponti adatok a koumlvetkezők UGSo UDSo IDo
A P csatornaacutes bipolaacuteris tranzisztornaacutel eacutes a MOSFET tiacutepusuacute tranzisztoroknaacutel a munkapontbeaacutelliacutetaacutes hasonloacute elveken alapszik
A munkapont-beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok meacuteretezeacutese a munkaponti adatok ismereteacuteben az Ohm- eacutes Kirchhoff toumlrveacutenyek segiacutetseacutegeacutevel toumlrteacutenik Neacutezzuumlnk neacutehaacuteny egyszerű meacuteretezeacutesi mintapeacuteldaacutet
1 mintapeacutelda
Meacuteretezzuumlk az 5 aacutebraacuten laacutethatoacute baacutezis-ellenaacutellaacutesos koumlzoumls emitteres erősiacutető munkapont-beaacutelliacutetoacute elemeit (RC RE RB)
Munkaponti adatok
UT = 15 V UBE0 = 06 V IC0 = 6 mA IB0 = 50 μA UCE0 = 52 V URE = 2 V
Megoldaacutes
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
8
A kapcsolaacutesi rajz segiacutetseacutegeacutevel az Ohm- eacutes a Kirchhoff-toumlrveacutenyek alkalmazaacutesaacuteval feliacuterjuk a meghataacuterozandoacute ellenaacutellaacutesokon eső egyenfeszuumlltseacuteget eacutes elosztjuk az ellenaacutellaacutesokon aacutetfolyoacute egyenaacuterammal
k 136
22515
0
mA
VVV
I
UUUR
C
RECEOTC
k 250 50
V 2V 06V 15
0
0
AI
UUUR
B
REBETB
330 506
V 2
00
AmAII
RUR
BC
EE
(Amennyiben a kiszaacutemiacutetott ellenaacutellaacutes eacuterteacutekekhez a műszaki gyakorlatban nem tartoznak ellenaacutellaacutesok akkor az elmeacuteleti eredmeacutenyekhez legkoumlzelebb eső szabvaacutenyos eacuterteacutekű ellenaacutellaacutesokat kell vaacutelasztani)
2 mintafeladat
Meacuteretezzuumlk a 6 aacutebraacuten laacutethatoacute source-ellenaacutellaacutesos source kapcsolaacutesuacute jFET-es erősiacutető munkapont-beaacutelliacutetoacute elemeit (RS RD)
Munkaponti adatok
UT = 15 V ID0 = 1 mA UGS0 = -25 V UDS0 = 65 V A kapcsolaacutesban feltuumlntetett R1 ellenaacutellaacutes a munkapont beaacutelliacutetaacutesban nem jaacutetszik szerepet
Megoldaacutes
A kapcsolaacutesi rajz segiacutetseacutegeacutevel itt is az Ohm- eacutes a Kirchhoff-toumlrveacutenyek alkalmazaacutesa toumlrteacutenik
k 52mA 1
V 25
0
0 D
GSS I
UR
Magyaraacutezat vezeacuterleacutes neacutelkuumll az R1 ellenaacutellaacuteson nem folyik aacuteram iacutegy nem esik rajta feszuumlltseacuteg ezeacutert az RS ellenaacutellaacuteson a hurok toumlrveacuteny szerint 25 V feszuumlltseacutegnek kell esnie
kmA
V
I
UR
D
RD
D 61
6
0
Magyaraacutezat a kimeneti oldalra feliacutert huroktoumlrveacuteny segiacutetseacutegeacutevel kifejezhető az RD ellenaacutellaacutesra jutoacute egyenfeszuumlltseacuteg
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
9
VVVVUUUU
UUUU
SD
SD
RDSTR
DSRRT
65256150
0
ERŐSIacuteTŐK AKTIacuteV ALAPELEMEINEK HELYETTESIacuteTŐ KEacutePEI Az erősiacutetők aktiacutev diszkreacutet elemeinek tekintjuumlk a bipolaacuteris eacutes az unipolaacuteris tranzisztorokat Mindkeacutet aktiacutev elem 3 kivezeteacutessel rendelkezik de erősiacutető alapkapcsolaacutesokban az egyik elektroacutedaacutet a bemenet-kimenet szempontjaacuteboacutel koumlzoumlsnek tekintjuumlk s iacutegy a tranzisztorok aktiacutev lineaacuteris neacutegypoacuteluskeacutent kezelhetők Az ilyen tiacutepusuacute neacutegypoacutelusokhoz az elektronikai meacuteretezeacutes helyettesiacutető keacutepeket rendel
Helyettesiacutető keacutep az elektronikai eszkoumlz jellemzeacuteseacutet segiacutető elektronikai szaacutemiacutetaacutesok szempontjaacuteboacutel egyeneacuterteacutekű hagyomaacutenyos alapelemekből feleacutepiacutetett aacuteramkoumlr Az ilyen kapcsolaacutes elektronikai szempontboacutel ugyanuacutegy viselkedik mint az eredeti elektronikai eszkoumlz Az erősiacutetőelemek helyettesiacutető keacutepe feszuumlltseacuteg- eacutesvagy aacuteramgeneraacutetorokboacutel valamint passziacutev elemekből feleacutepiacutetett lineaacuteris neacutegypoacutelus A helyettesiacutető keacutepek alkalmazaacutesa szemleacuteletesseacute eacutes aacutetlaacutethatoacutebbaacute teszi az erősiacutetők műkoumldeacuteseacutet meacuteretezeacuteseacutet
Az aktiacutev elemek neacutegypoacutelusos helyettesiacutető keacutepeineacutel a hibrid (h) az inverz hibrid (d) vagy az admittancia (y) parameacutetereket alkalmazzaacutek
Hibrid (vegyes h) parameacuteterű egyenletrendszer
2221212
2121111
uhihi
uhihu
Inverz hibrid (fordiacutetott vegyes d) parameacuteterű egyenletrendszer
i d u d i
u d u d i1 11 1 12 2
2 21 1 22 2
Admittancia (vezetőkeacutepesseacuteg y) parameacuteteres egyenletrendszer
i y u y u
i y u y u1 11 1 12 2
2 21 1 22 2
1 Bipolaacuteris tranzisztorok helyettesiacutető keacutepe
Kisfrekvenciaacutes műkoumldteteacutesneacutel a bipolaacuteris tranzisztorokhoz leggyakrabban a hibrid (h) parameacutetereket hasznaacuteljaacutek
Nagyfrekvenciaacuten az admittancia (y) parameacutetereket alkalmazzaacutek
A 7 eacutes 8 aacutebraacuten az NPN tiacutepusuacute bipolaacuteris tranzisztorok helyettesiacutető keacutepei laacutethatoacutek
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
10
7 aacutebra Bipolaacuteris tranzisztor kisfrekvenciaacutes hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
8 aacutebra Bipolaacuteris tranzisztor nagyfrekvenciaacutes admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
A bipolaacuteris tranzisztoroknaacutel megfigyelhető hogy 1 db aacuteramgeneraacutetorral eacutes 2 db ellenaacutellaacutessal megalkothatoacute a helyettesiacutető keacutep Termeacuteszetesen a PNP tranzisztorokhoz illetve azok koumlzoumls kollektoruacute eacutes koumlzoumls baacutezisuacute alkalmazaacutesaihoz hasonloacute elvű helyettesiacutető keacutepek keacutesziacutethetők
1 Unipolaacuteris tranzisztorok helyettesiacutető keacutepei
A teacutervezeacuterleacutesű tranzisztorokhoz meacutereacutestechnikai szempontok szerint az admittancia (y) vagy az inverz hibrid (d) parameacutetereket alkalmazzaacutek
A 9 eacutes 10 aacutebraacuten N csatornaacutes source kapcsolaacutesuacute jFET tranzisztorok helyettesiacutető keacutepei tanulmaacutenyozhatoacutek
9 aacutebra jFET tranzisztor admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
11
10 aacutebra jFET tranzisztor inverz hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
Az unipolaacuteris tranzisztorok helyettesiacutető keacutepein megfigyelhető hogy a bemeneti aacuteramuk elhanyagolhatoacute iacutegy bemenetuumlk szakadaacutesnak tekinthető A helyettesiacutető keacutep 1db feszuumlltseacuteg- vagy aacuteramgeneraacutetorboacutel 1 db ellenaacutellaacutesboacutel eacutes egy db szakadaacutes jelkeacutepből oumlsszerakhatoacute
Termeacuteszetesen a P csatornaacutes jFET-ekhez vagy a MOSFET-ekhez illetve azok drain eacutes gate kapcsolaacutesaihoz hasonloacute elvű helyettesiacutető keacutepek keacutesziacutethetők
Az eddigiekben koumlrbejaacutertuk a bipolaacuteris eacutes az unipolaacuteris tranzisztorok neacutegypoacutelusos helyettesiacutető keacutepeit Az elsajaacutetiacutetott ismeretek birtokaacuteban elkeacutesziacutethető baacutermely erősiacutető alapkapcsolaacutes vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute helyettesiacutető keacutepe Gyakorlati peacuteldakeacutent a 11 aacutebraacuten vizsgaacuteljuk meg egy koumlzoumls emitteres baacutezisosztoacutes alapkapcsolaacutes hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet
11 aacutebra Koumlzoumls emitteres alapkapcsolaacutes eacutes hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
A 11 aacutebra NPN tranzisztoros emitter kapcsolaacutesuacute erősiacutetőjeacutet feszuumlltseacuteggeneraacutetor (ug Rg) vezeacuterli s a kimeneteacutet terhelő ellenaacutellaacutes (Rt) zaacuterja Az aacutebraacuten elkuumlloumlniacutetve felismerhető a tranzisztor hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe A baacutezisosztoacute (R1 R2) eacutes a munkaellenaacutellaacutes (Rc) elhelyezkedeacuteseacutet a helyettesiacutető keacutepen magyaraacutezza hogy az UT feszuumlltseacutegű taacutepegyseacuteg vaacuteltakozoacute aacuteram szempontjaacuteboacutel roumlvidzaacuternak tekinthető A kondenzaacutetorok (Cbe Cki CE) vaacuteltakozoacute aacuteramon a helyettesiacutető keacutepen szinteacuten roumlvidzaacuterkeacutent szerepelnek Az emitter kondenzaacutetor a helyettesiacuteteacutesneacutel az emitter ellenaacutellaacutet is roumlvidre zaacuterja
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
12
Termeacuteszetesen hasonloacutean helyettesiacutethető a toumlbbi bipolaacuteris tranzisztoros alapkapcsolaacutes s ugyanilyen moacutedszerrel megalkothatoacutek a teacutervezeacuterleacutesű tranzisztoros alapkapcsolaacutesok helyettesiacutető keacutepei
Az erősiacutetők vaacuteltakozoacute aacuteramuacute jellemzőit a kapcsolaacutesi rajzuk eacutes helyettesiacutető keacutepeik segiacutetseacutegeacutevel lehet legszemleacuteletesebben eacutertelmezni
ERŐSIacuteTŐK JELLEMZŐI Erősiacutető elektronikus aacuteramkoumlr aktiacutev neacutegypoacutelus amely a bemeneteacutere vezetett elektromos jelből a kimeneteacuten megegyező hullaacutemformaacutejuacute de tetszőlegesen nagyobb eacuterteacutekű elektromos jelet szolgaacuteltat A kapcsolaacuteshoz alkalmazott taacutepegyseacuteg energiaacuteja fedezi a nagyobb eacuterteacutekű jel teljesiacutetmeacutenynoumlvekedeacuteseacutet
Erősiacuteteacutes vezeacuterelt teljesiacutetmeacuteny-aacutetalakiacutetaacutes
A 12 aacutebraacuten egy erősiacutető aacuteltalaacutenos toumlmbvaacutezlatos jeloumlleacutese laacutethatoacute Az erősiacutető bemeneteacuten egy ug feszuumlltseacutegű Rg belső ellenaacutellaacutesuacute generaacutetor biztosiacutetja az ube bemeneti feszuumlltseacuteget eacutes ibe bemeneti aacuteramot A kimeneten Rt terhelő ellenaacutellaacuteson joumln leacutetre az uki kimeneti feszuumlltseacuteg eacutes az iki kimeneti aacuteram
12 aacutebra Erősiacutető toumlmbvaacutezlatos jeloumlleacutese
A toumlmbvaacutezlatos jeloumlleacutesen feltuumlntetett haacuteromszoumlg jelkeacutepezi az erősiacuteteacutes iraacutenyaacutet Az erősiacuteteacutesek megvaloacutesiacutetaacutesaacutehoz aktiacutev elem(ek) (bipolaacuteris eacutesvagy unipolaacuteris tranzisztorok) szuumlkseacutegesek Az erősiacutető kapcsolaacutesokban a munkapont beaacutelliacutetaacutesaacutera ellenaacutellaacutesok kellenek melyek befolyaacutesoljaacutek az erősiacutető jellemzőit is A gyakorlati aacuteramkoumlroumlkben a megfelelő műkoumldeacutest kondenzaacutetorok is biztosiacutetjaacutek
Az erősiacutetőket kuumlloumlnboumlző szempontok szerint osztaacutelyozhatjuk A kuumlloumlnboumlző erősiacutetőfajtaacutekat s azok roumlvid ismertetőjeacutet - a teljesseacuteg igeacutenye neacutelkuumll - a 13 aacutebra tartalmazza
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
13
13 aacutebra Az erősiacutetők csoportosiacutetaacutesa
Az erősiacutetők legfontosabb jellemzői az alaacutebbi csoportokba sorolhatoacutek
- Erősiacuteteacutesek - Bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutes - Egyeacuteb erősiacutető jellemzők
1 Erősiacuteteacutesek
Az erősiacutető kapcsolaacutesoknaacutel eacutertelmezett erősiacuteteacutesek feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes aacuteramerősiacuteteacutes teljesiacutetmeacutenyerősiacuteteacutes Az erősiacuteteacutesek kifejezhetők viszonyszaacutemban eacutes logaritmikusan decibel-ben is Az alaacutebbi oumlsszefuumlggeacuteseket elsősorban a meacutereacuteses meghataacuterozaacutesokhoz alkalmazzaacutek
Feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes nagysaacutega a kimeneti eacutes a bemeneti feszuumlltseacuteg csuacutecseacuterteacutekeacutenek vagy effektiacutev eacuterteacutekeacutenek haacutenyadosa
effbe
effki
csuacutecsbe
csuacutecskiu U
U
U
UA
dBAa uu lg 20
Aacuteramerősiacuteteacutes nagysaacutega a kimeneti eacutes a bemeneti aacuteram csuacutecseacuterteacutekeacutenek vagy effektiacutev eacuterteacutekeacutenek haacutenyadosa
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
14
effbe
effki
csuacutecsbe
csuacutecskii I
I
I
IA
dBAa ii lg 20
Teljesiacutetmeacutenyerősiacuteteacutes nagysaacutega a kimeneti eacutes a bemeneti teljesiacutetmeacuteny csuacutecseacuterteacutekeacutenek vagy effektiacutev eacuterteacutekeacutenek haacutenyadosa
iueffbe
effki
csuacutecsbe
csuacutecskip AA
P
P
P
PA
dBAa pp lg 10
Szinuszos vezeacuterleacutes eseteacuten a csuacutecseacuterteacutek eacutes az effektiacutev eacuterteacutek koumlzoumltti kapcsolat
2
csuacutecseacuterteacutekeacuterteacutekeffektiacutev
Fontos az erősiacuteteacutesek a valoacutesaacutegban preciacutezen csak komplex szaacutemokkal eacutertelmezhetők mert bemeneti eacutes kimeneti jelei ritkaacuten azonos faacutezisuacuteak A fenti oumlsszefuumlggeacutesek a faacutezisszoumlget nem veszik figyelembe
2 Bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutes
Az erősiacutetők bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesait az Ohm toumlrveacuteny alkalmazaacutesaacuteval iacuterhatjuk fel Az oumlsszefuumlggeacutesekben a csuacutecseacuterteacutekekkel vagy az effektiacutev eacuterteacutekekkel szaacutemolunk Az alaacutebbi keacutepleteket elsősorban a meacutereacuteses meghataacuterozaacutesnaacutel alkalmazzaacutek
Bemeneti ellenaacutellaacutes nagysaacutegaacutet az erősiacutető bemeneti feszuumlltseacutegeacutenek (Ube) eacutes bemeneti aacuteramaacutenak (Ibe) haacutenyadosa hataacuterozza meg
effbe
effbe
csuacutecsbe
csuacutecsbebe I
U
I
Ur
Kimeneti ellenaacutellaacutes nagysaacutegaacutet az erősiacutető terheleacutes neacutelkuumlli uumlresjaacuterati kimeneti feszuumlltseacutegeacutenek (Ukiuuml) eacutes kimeneti roumlvidzaacuteraacutesi aacuteramaacutenak (Ikir) haacutenyadosa hataacuterozza meg
effrki
effuumlki
csuacutecsrki
csuacutecsuumlkiki I
U
I
Ur
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
15
14 aacutebra Az erősiacutető feleacutepiacuteteacutese a bemenet eacutes a kimenet szempontjaacuteboacutel
A 14 aacutebraacuten megfigyelhető hogy az erősiacutető bemeneti reacuteszeacutet a bemeneti ellenaacutellaacutes keacutepviseli amely terheli a vezeacuterlő generaacutetort Az erősiacutető kimeneti oldala generaacutetorkeacutent foghatoacute fel amelyet a terhelő ellenaacutellaacutes terhel
Elmeacuteleti meacuteretezeacutesekneacutel a pontos oumlsszefuumlggeacuteseket az erősiacutető teljes helyettesiacutető keacutepe alapjaacuten lehet feliacuterni
3 Egyeacuteb erősiacutető jellemzők
Az erősiacutetők gyakorlati alkalmazaacutesa egyeacuteb jellemzők ismereteacutet is megkoumlveteli Ezek koumlzuumll a legfontosabbak a koumlvetkezők frekvenciamenet hataacuterfrekvenciaacutek saacutevszeacutelesseacuteg zajteacutenyező torziacutetaacutesi teacutenyezők
Frekvenciamenet az erősiacutető frekvencia-aacutetviteleacutere jellemző diagram amely a feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes frekvenciafuumlggeacuteseacutet szemleacutelteti
Hataacuterfrekvenciaacutek (fa ff) azon keacutet frekvencia amelyekneacutel az erősiacutető feszuumlltseacutegerősiacuteteacutese a koumlzepes frekvenciaacuten (fk) meacutert erősiacuteteacutes 707 -a illetve az erősiacuteteacutes 3 dB-lel kisebb mint a koumlzepes frekvenciaacuten meacutert erősiacuteteacutes dB-ben A keacutet hataacuterfrekvencia fa alsoacute- ff felső hataacuterfrekvencia A műszaki gyakorlatban az erősiacutetők alsoacute hataacuterfrekvenciaacutejaacutet leginkaacutebb a laacutethatoacute csatoloacute kondenzaacutetorok kapacitaacutesai (Cbe Cki) okozzaacutek A 3 dB-es erősiacuteteacutescsoumlkkeneacutesből matematikailag az alaacutebbi oumlsszefuumlggeacutesek vezethetők le
gbeC RrXbe
gbea
be RrfC
2
1
tkiC RrXki
tkiaki Rrf
C
2
1
A felső hataacuterfrekvenciaacutet doumlntően a laacutethatatlan szoacutert- szereleacutesi- eacutes reacutetegkapacitaacutesok okozzaacutek
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
16
Saacutevszeacutelesseacuteg (B) az alsoacute- eacutes a felső hataacuterfrekvenciaacutek koumlzoumltti frekvenciatartomaacuteny
af ffB
A 15 aacutebra szemleacutelteti egy szeacutelessaacutevuacute erősiacutető frekvenciameneteacutet saacutevszeacutelesseacutegeacutet alsoacute- eacutes felső hataacuterfrekvenciaacutejaacutet
15 aacutebra Egy szeacutelessaacutevuacute erősiacutető frekvenciamenete
A 15 aacutebraacuten megfigyelhető egy gyakorlati szeacutelessaacutevuacute erősiacutető frekvenciafuumlggeacutese hataacuterfrekvenciaacutei koumlzepes frekvenciaacuteja eacutes saacutevszeacutelesseacutege
A műszaki gyakorlatban alkalmazott erősiacutetőkkel szemben elvaacuteraacutes hogy a műkoumldeacutesi tartomaacutenyban a bemeneti eacutes kimeneti jel alakja ne teacuterjen el egymaacutestoacutel A valoacutesaacutegban felleacutepő zajok zavarok torziacutetaacutesokat okoznak a felerősiacutetett jel alakjaacuteban
A tovaacutebbiakban megvizsgaacuteljuk a zajok eacutes torziacutetaacutesok erősiacutetőkre gyakorolt hataacutesait a zajok eacutes torziacutetaacutesok legfontosabb jellemzőit
Jel a hasznos informaacutecioacutet tartalmazoacute feszuumlltseacuteg vagy aacuteram meghataacuterozott időfuumlggveacuteny szerinti vaacuteltozaacutesa
Zaj zavaroacute jelek oumlsszesseacutege melynek időfuumlggveacutenye szabaacutelytalan s hasznos informaacutecioacutet nem tartalmaz
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
17
Az erősiacutetőkben keletkező zajokat doumlntő meacuterteacutekben a toumllteacuteshordozoacutek rendezetlen mozgaacutesa okozza Az ilyen zajok felleacutepnek az erősiacutető ohmos jellegű ellenaacutellaacutesaiban eacutes aktiacutev eszkoumlzeiben egyaraacutent Fajtaacutei
Termikus zaj a toumllteacuteshordozoacutek rendezetlen hőmozgaacutesa miatt felleacutepő zaj Eacuterteacutekeacutet aacutetlagos zajteljesiacutetmeacutenykeacutent zajfeszuumlltseacutegkeacutent vagy zajaacuteramkeacutent adjaacutek meg
Soumlreacutetzaj feacutelvezetőkben a toumllteacuteshordozoacutek PN aacutetmeneten toumlrteacutenő aacutethaladaacutesaacutenaacutel keletkezik Kisfrekvenciaacuten főleg a Zener dioacutedaacuteknaacutel jelentős
Villoacutedzaacutesi zaj (flicker-zaj) aktiacutev eacutes passziacutev aacuteramkoumlri elemeken a gyaacutertaacutestechnoloacutegia koumlvetkezteacuteben felleacutepő zaj Kisfrekvenciaacuten leginkaacutebb a MOSFET-ekneacutel veszeacutelyes
Jelzaj viszony a jelteljesiacutetmeacuteny eacutes a zajteljesiacutetmeacuteny haacutenyadosa dB-ben kifejezve Az erősiacutető zajossaacutegaacutenak egyik szaacutemszerű jellemzője (Angol roumlvidiacuteteacutessel SNR vagy SN rarr Signal to Noise Ratio)
dBlg10
dB
zaj
jel
zaj
jel
P
P
P
P
A keacutepletben Pjel rarr jelteljesiacutetmeacuteny Pzaj rarr zajteljesiacutetmeacuteny
Zajteacutenyező az erősiacutető bemeneteacutere eacutes kimeneteacutere vonatkoztatott jelzaj viszonyok haacutenyadosa dB-ben kifejezve
dB1
lg10lg10e
dB
bzaj
kizaj
p
kizaj
kijel
bezaj
bejel
P
P
A
P
P
P
P
F
A keacutepletben AP rarr az erősiacutető teljesiacutetmeacutenyerősiacuteteacutese
Zajszint a hangossaacuteg eacuterzeacutekeleacuteseacutehez tartozoacute jellemző amely a meacutert zajteljesiacutetmeacuteny eacutes a hallaacuteskuumlszoumlb hangintenzitaacutesaacutehoz tartozoacute zajteljesiacutetmeacuteny haacutenyadosa dB-ben kifejezve
dBlg100
dB
zaj
zaj
P
Pd
A keacutepletben viszonyiacutetaacutesi alapkeacutent a Pzaj0 rarr a hallaacuteskuumlszoumlb hangintenzitaacutesaacutehoz (1 kHz-neacutel 10-12 Wm2) tartozoacute zajteljesiacutetmeacuteny szerepel
Eacuterdekesseacuteg a zajszint emberi szervezetre gyakorolt hataacutesa a hangossaacuteg fuumlggveacutenyeacuteben a koumlvetkező
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
18
- 30 dB zajszint rarr pszicheacutes - 65 dB zajszint rarr vegetatiacutev - 90 dB zajszint rarr halloacuteszervi - 120 dB zajszint rarr faacutejdalomkuumlszoumlb - 120 -130 dB zajszint rarr maradandoacute hallaacuteskaacuterosodaacutes - 160 dB zajszint rarr dobhaacutertyarepedeacutes - 175 dB zajszint rarr halaacutelos koumlvetkezmeacutenyű
Torziacutetaacutes erősiacutetőkben felleacutepő jelenseacuteg melynek hataacutesaacutera a vezeacuterlő analoacuteg jel időfuumlggveacutenyeacutenek tulajdonsaacutegai a kimenetre eacuterve nem kiacutevaacutent moacutedon megvaacuteltoznak Maacuteskeacutent fogalmazva a jel spektrumaacuteban talaacutelhatoacute kuumlloumlnboumlző frekvenciaacutejuacute oumlsszetevők erősiacuteteacuteskor moacutedosulnak A torzulaacutesok meacuterteacutekeacutet a vezeacuterlő analoacuteg jel frekvenciaacuteja eacutes amplituacutedoacuteja befolyaacutesolja
Lineaacuteris torziacutetaacutesok az erősiacutető a kuumlloumlnboumlző frekvenciaacutejuacute jeleket nem egyforma meacuterteacutekben erősiacuteti (frekvenciatorziacutetaacutes) illetve moacutedosiacutetja a jel komponenseinek egymaacuteshoz viszonyiacutetott faacutezishelyzeteacutet (faacutezistorziacutetaacutes) A lineaacuteris torziacutetaacutesokat az erősiacutető frekvenciafuumlggő lineaacuteris karakterisztikaacutejuacute elemei (L C) okozzaacutek
Nemlineaacuteris torziacutetaacutesok az erősiacutető a kuumlloumlnboumlző amplituacutedoacutejuacute jeleket nem egyforma meacuterteacutekben erősiacuteti Az erősiacutető kimeneteacuten nem kiacutevaacutenatos jeloumlsszetevők jelennek meg Harmonikus torziacutetaacutes a kimeneten megjelenő jeloumlsszetevők frekvenciaacutei a bemeneti jeloumlsszetevők frekvenciaacutejaacutenak (alapharmonikus) egeacutesz szaacutemuacute toumlbbszoumlroumlsei (felharmonikusok) Modulaacutecioacutes torziacutetaacutes a kimeneten megjelenő jeloumlsszetevők frekvenciaacutei a bemeneti jeloumlsszetevők frekvenciaacuteinak oumlsszegei eacutes kuumlloumlnbseacutegei A nemlineaacuteris torziacutetaacutesokat az erősiacutető nemlineaacuteris karakterisztikaacutejuacute elemei (feacutelvezető eszkoumlzoumlk) okozzaacutek
Harmonikus torziacutetaacutesi teacutenyező az oumlsszegzett felharmonikusok effektiacutev eacuterteacutekeacutenek eacutes a teljes jel effektiacutev eacuterteacutekeacutenek az araacutenya -ban kifejezve
223
22
21
223
22
n
nh
UUUU
UUUk
U1rarr az alapharmonikus jel feszuumlltseacutegeacutenek effektiacutev eacuterteacuteke
U2 U3hellipUn rarr a felharmonikus jelek feszuumlltseacutegeinek effektiacutev eacuterteacuteke
4 Erősiacutetők meacuteretezeacutese
Az erősiacutető fokozatok meacuteretezeacutese a műszaki gyakorlatban leegyszerűsiacutetve 3 fő leacutepeacutesből aacutell A meacuteretezeacutes leacutepeacutesei
1 leacutepeacutes az aacuteramkoumlr feleacutepiacuteteacuteseacutenek megtervezeacutese az aacuteramkoumlr megrajzolaacutesa
2 leacutepeacutes munkapont beaacutelliacutetaacutes
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
19
3 leacutepeacutes vaacuteltakozoacute aacuteramuacute erősiacutető parameacuteterek meghataacuterozaacutesa
Az eddig taacutergyaltak alapjaacuten tegyuumlnk kiacuteseacuterletet egy kivaacutelasztott erősiacutető alapkapcsolaacutes meacuteretezeacuteseacutere
MEacuteRETEZEacuteSI FELADAT
Veacutegezzuumlk el a 16 aacutebraacuten laacutethatoacute source kapcsolaacutesuacute unipolaacuteris tranzisztoros erősiacutető meacuteretezeacuteseacutet
Munkaponti adatok UGS0 = -2 V UDS0 = 8 V ID0 = 14 mA jFET parameacuteterek y21 = 10 mS y22 = 25 microS Egyeacuteb adatok UT = 24 V RG = 200 kΩ Rt = 15 kΩ ug = 25 mV Rg = 25 kΩ Feladatok a) Hataacuterozzuk meg RS eacutes RD eacuterteacutekeacutet b) Hataacuterozzuk meg a fokozat bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesaacutet c) Hataacuterozzuk meg a terhelt erősiacutető feszuumlltseacutegerősiacuteteacuteseacutet d) Hataacuterozzuk meg a terhelt erősiacutető kimeneti feszuumlltseacutegeacutet e) Hataacuterozzuk meg Cki eacuterteacutekeacutet uacutegy hogy a kapcsolaacutes alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja fa =15 Hz legyen (A toumlbbi kapacitaacutes nem szoacutel bele az aacutetvitelbe)
16 aacutebra Source kapcsolaacutesuacute unipolaacuteris tranzisztoros erősiacutető
Megoldaacutes
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
20
a) Az aacuteramkoumlroumln bejeloumllt egyenfeszuumlltseacutegek eacutes egyenaacuteramok figyelembeveacuteteleacutevel az oumlsszefuumlggeacutesek feliacuteraacutesaacutehoz az elektrotechnika Ohm- eacutes Kirchhoff toumlrveacutenyeit alkalmazzuk (A kapcsolaacutes bemeneteacuten az IG gate aacuteram elhanyagolhatoacute)
SRGS UU 0
kI
UR
D
GSS 431
mA 41
V 2
0
0
kV
I
UUUR
D
RDSTD
S 10mA 41
2V 8V 24
0
0
b) Az erősiacutető bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesaacutet a kapcsolaacutes y parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacuteből lehet legegyszerűbben meghataacuterozni A helyettesiacutető keacutep a 17 aacutebraacuten laacutethatoacute
17 aacutebra A source kapcsolaacutesuacute erősiacutető y parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
Ha a bemenet felől illetve a kimenet felől betekintuumlnk a helyettesiacutető neacutegypoacutelusba koumlnnyedeacuten feliacuterhatjuk a bemeneti eacutes a kimeneti ellenaacutellaacutes oumlsszefuumlggeacuteseacutet majd behelyettesiacuteteacutes utaacuten meghataacuterozhatjuk az eacuterteacutekeket
kRr Gbe 200
kS
ky
Rr Dki 825
110
1
22
c) A feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes meghataacuterozaacutesaacutehoz egy roumlvid levezeteacutes utaacuten eljuthatunk
be
kiut u
uA
tD
sbeski RR
yuyu
2221
1
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
21
152)158(10)(21 kkmSRRyA tkiut
A veacutegeredmeacutenyből laacutethatoacute hogy az erősiacutető faacutezist fordiacutet
d) A kimeneti feszuumlltseacuteg meghataacuterozaacutesaacutehoz előszoumlr fel kell iacuterni a vezeacuterlő generaacutetorboacutel az erősiacutető bemeneteacutere jutoacute vaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteget majd a feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes segiacutetseacutegeacutevel kimeneti feszuumlltseacuteggeacute alakiacutetva hataacuterozhatjuk meg a pontos eacuterteacuteket
mVRR
Ruu
gG
Ggbe 2222
k 25k 002
k 002mV 25
VmVuAu beutkit 1612222152
e) A megadott parameacuteterek szerint az erősiacutető alsoacute hataacuterfrekvenciaacutejaacutet csak a Cki kimeneti kapacitaacutes okozza Az erősiacutető helyettesiacutető keacutepeacutenek kimeneti koumlreacuteben (ld 18 aacutebra) a hataacuterfrekvencia definiacutecioacutejaacuteboacutel adoacutedoacute egyenlőseacutegből a hataacuterfrekvencia kiszaacutemiacutetaacutesaacutehoz juthatunk
18 aacutebra Az erősiacutető kimeneti koumlreacutenek kisfrekvenciaacutes helyettesiacutető keacutepe
A feszuumlltseacutegosztaacutes toumlrveacutenyeacutet alkalmazva levezeteacutessel bizonyiacutethatoacute hogy a hataacuterfrekvenciaacuten bekoumlvetkező 3 dB-es erősiacuteteacutes szintcsoumlkkeneacutesneacutel a csatoloacute kondenzaacutetor reaktanciaacuteja eacuterteacutekre megegyezik a koumlruumlloumltte elhelyezkedő ellenaacutellaacutesok eredőjeacutevel
tkitDC RrRRy
Xki
22
1
kiaC Cf
Xki
2
1
nFHzRrf
Ctkia
ki 46210511080152
1
2
144
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
22
Oumlsszefoglalaacutes
Az esetfelveteacutes kapcsaacuten kideruumllt hogy leendő munkahelye a koumlzeljoumlvőben uacutej szakmai profilra fog aacutetaacutellni Az uacutej feladatok koumlzoumltt gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők tervezeacutese eacutes meacuteretezeacutese szerepel A munkaacuteba aacutellaacutes előtt egy speciaacutelis szakmai tanfolyamon vesz reacuteszt melynek beleacutepeacutesi felteacutetele a bipolaacuteris eacutes unipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett erősiacutetőfokozatok munkapontbeaacutelliacutetaacutesi megoldaacutesainak vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőinek az ismerete Jelen tananyagreacutesztől segiacutetseacuteget kaphatott a meacuteretezeacutesi alapok elsajaacutetiacutetaacutesaacutehoz felfrissiacuteteacuteseacutehez
Az informaacutecioacutefrissiacuteteacutes roumlvid bevezetővel kezdődoumltt melyben taacutejeacutekozoacutedhatott a szakmai informaacutecioacutetartalomra vonatkozoacute tudnivaloacutekroacutel
A gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők meacuteretezeacuteseacutehez szilaacuterd alapokat nyuacutejtott az erősiacutetők feleacutepiacuteteacuteseacutenek belső kapcsolatrendszereacutenek a megismereacutese Ehhez meg kellett vizsgaacutelni az elviekben leacutetező sztatikus műkoumldeacutesi uumlzemmoacutedot ahonnan egyenes uacutet vezetett az elektronikai gyakorlat dinamikus uumlzemmoacutedjaacutenak a tisztaacutezaacutesaacutehoz
Egy erősiacutető fokozat műkoumldteteacutese előtt biztosiacutetani kellett a munkapont beaacutelliacutetaacutest amely leacutenyegeacuteben az erősiacutető egyenaacuteramuacute meacuteretezeacuteseacutet jelentette Tisztaacutezoacutedtak a kuumlloumlnboumlző osztaacutelyokba sorolt munkapontbeaacutelliacutetaacutesi megoldaacutesok előnyei eacutes haacutetraacutenyai Kapcsolaacutesi rajzok bizonyiacutetottaacutek hogy a munkapontbeaacutelliacutetaacutes megvaloacutesiacutethatoacute egy taacutepegyseacuteg eacutes az aktiacutev elemhez csatlakozoacute kuumlloumlnboumlző eacuterteacutekű ellenaacutellaacutesok beiktataacutesaacuteval
Az aktiacutev elemelemek eacutes a kapcsoloacutedoacute ellenaacutellaacutesok meghataacuteroztaacutek az erősiacutetők vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőit Kuumlloumln kategoacuteriaacuteba keruumlltek az erősiacuteteacutes fajtaacutek a be- eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesok eacutes az erősiacutető egyeacuteb jellemzői Egy erősiacutető fokozat frekvencia-aacutetviteleacutenek taacutergyalaacutesaacutenaacutel tisztaacutezoacutedott hogy csatoloacute- hidegiacutető- szereleacutesi- szoacutert- eacutes reacuteteg-kapacitaacutesok is befolyaacutesoljaacutek a műkoumldeacutest
Az erősiacutetők meacuteretezeacutese alapvetően munkapont beaacutelliacutetaacutest eacutes vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzők meghataacuterozaacutesaacutet jelentette A meacuteretezeacutest megkoumlnnyiacutetette az aktiacutev elem illetve a teljes erősiacutető neacutegypoacutelusos helyettesiacutető keacutepeacutenek a felrajzolaacutesa Mindezt kuumlloumln-kuumlloumln meg kellett vizsgaacutelni a bipolaacuteris eacutes az unipolaacuteris tranzisztorral feleacutepiacutetett erősiacutetőkneacutel Egy oumlsszefoglaloacute taacuteblaacutezatboacutel kideruumllt hogy a műszaki gyakorlatban igen sokfeacutele erősiacutető elnevezeacutessel talaacutelkozhatunk A meacuteretezeacutes gyakorlati megvaloacutesiacutetaacutesaacutet mintafeladatok eacutes meacutertezeacutesi feladat zaacuterta
A meacuteretezeacutes leacutepeacuteseinek elmeacuteleti tisztaacutezaacutesa majd veacutegrehajtaacutesa utaacuten elegendő informaacutecioacute gyűlhetett oumlssze az erősiacutető aacuteramkoumlroumlk megtervezeacuteseacutehez oumlsszeaacutelliacutetaacutesaacutehoz eacutes a gyakorlati alkalmazaacutesaihoz
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
23
TANULAacuteSIRAacuteNYIacuteTOacute
Az elektronikai aacuteramkoumlroumlk alapjait taacutergyaloacute teacutemakoumlrhoumlz tartozoacute ismeretek alkalmazaacutesaacutehoz az iacuterott szakmai szoumlveg megeacuterteacutese a kuumlloumlnboumlző keacuteszseacutegek fejleszteacutese szuumlkseacuteges
Az elsajaacutetiacutetott informaacutecioacutek gyakorlati alkalmazaacutesaacutehoz elengedhetetlen a gyakorlatias feladateacutertelmezeacutes moacutedszer kompetencia fejleszteacutese
A szakmai szoumlveg alapos tanulmaacutenyozaacutesa eacutes feldolgozaacutesa utaacuten ceacutelszerű az alaacutebbi gyakorloacute feladatok megoldaacutesa
1 feladat Egyszerű kapcsolaacutesi rajzok elkeacutesziacuteteacuteseacutevel mutassa be az erősiacutetők sztatikus eacutes dinamikus uumlzemmoacutedja koumlzoumltti kuumlloumlnbseacutegeket
2 feladat Rajzolja fel egy teacutervezeacuterleacutesű tranzisztor transzfer karakterisztikaacutejaacutet s jeloumlljoumln meg rajta egy M1 eacutes M2 munkapontot Az M1 munkapont a lineaacuteris az M2 munkapont a nemlineaacuteris műkoumldeacutesi tartomaacutenyban helyezkedjeacutek el
3 feladat Keacutesziacutetse el egy koumlzoumls emitteres erősiacutetőfokozat kapcsolaacutesi rajzaacutet eacutes hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet Az aacuteramkoumlrhoumlz alkalmazzon 4 db ellenaacutellaacutest 3 db kondenzaacutetort 1 db taacutepegyseacuteget vezeacuterlő generaacutetort eacutes terhelő ellenaacutellaacutest
4 feladat Keacutesziacutetse el egy source kapcsolaacutesuacute JFET-es erősiacutetőfokozat kapcsolaacutesi rajzaacutet eacutes admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet Az aacuteramkoumlrhoumlz alkalmazzon 3 db ellenaacutellaacutest 3 db kondenzaacutetort 1 db taacutepegyseacuteget vezeacuterlő generaacutetort eacutes terhelő ellenaacutellaacutest
5 feladat A 3 eacutes 4 feladathoz elkeacutesziacutetett kapcsolaacutesi rajzokon tuumlntesse fel az aktiacutev elemhez tartozoacute munkaponti feszuumlltseacutegeket eacutes aacuteramokat Iacuterja fel a munkaponti adatok kiszaacutemiacutetaacutesaacutera szolgaacuteloacute matematikai oumlsszefuumlggeacuteseket
6 feladat Iacuterja le az alaacutebbi elektronikai alapfogalmak jelenteacuteseacutet
- B osztaacutelyuacute munkapontbeaacutelliacutetaacutes - hibrid parameacuteteres egyenletrendszer - erősiacutető frekvenciamenete
7 feladat Sorolja fel az erősiacutető fokozatok vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőit Iacuterja fel a jellemzőkhoumlz tartozoacute matematikai oumlsszefuumlggeacuteseket
8 feladat Hataacuterozza meg dB-ben az alaacutebbi viszonyszaacutemban megadott erősiacuteteacutes eacuterteacutekeket
- Au = -150 - Ai = 365 - AP = 1450
9 feladat Hataacuterozza meg viszonyszaacutemban az alaacutebbi dB-ben megadott erősiacuteteacutes eacuterteacutekeket
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
24
- Au = 45 dB - Ai = 32 dB - AP = 70 dB
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
25
OumlNELLENŐRZŐ FELADATOK
1 feladat
Szaacutemiacutetaacutessal hataacuterozza meg az alaacutebbi koumlzoumls emitteres baacutezisaacuteram taacuteplaacutelaacutesuacute erősiacutető munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesait
19 aacutebra
Adatok
UT = 10 V IC0 = 25 mA UE0 = 2 V UCE0 = 3V B = 200 UBE0 = 06 V
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
26
Feladatok
a) Jeloumllje be a kapcsolaacutesi rajzon a munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok meghataacuterozaacutesaacutehoz szuumlkseacuteges egyenaacuteramokat eacutes egyenfeszuumlltseacutegeket
b) Hataacuterozza meg a munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok (RC RE RB) szaacutemszerű eacuterteacutekeacutet
RC =
RE =
RB=
2 feladat
Meacuteretezze az alaacutebbi Source kapcsolaacutesuacute erősiacutető fokozatot
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
27
20 aacutebra
Adatok
UT = 12 V Rt = 20 k RG = 1 M RD = 4 k y21s = 25 mS y22s = 25 S Ug = 50 mV Rg = 50 k
Feladatok
a) Keacutesziacutetse el a meacuteretezeacutes előtt aacutelloacute aacuteramkoumlr admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
28
b) Hataacuterozza meg dB-ben az erősiacutető feszuumlltseacutegerősiacuteteacuteseacutet terhelő ellenaacutellaacutes neacutelkuumll eacutes terheleacutessel
Au=
au=
Aut=
aut=
c) Szaacutemiacutetsa ki az erősiacutető fokozat bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesaacutet
Rbe=
Rki=
d) Hataacuterozza meg a terhelt erősiacutető fokozat kimeneteacuten megjelenő feszuumlltseacuteg eacuterteacutekeacutet
Ukit=
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
29
3 feladat
Meacuteretezze egy RC csatolaacutesuacute erősiacutető alapkapcsolaacutes csatoloacute kondenzaacutetorait
Adatok
rbe= 1 M bemeneti ellenaacutellaacutes rki= 4 k kimeneti ellenaacutellaacutes Rg= 10 k vezeacuterlő generaacutetor belső ellenaacutellaacutesa Rt= 20 k terhelő ellenaacutellaacutes fa1= 10Hz a bemeneti koumlr alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja fa2= 40 Hz a kimeneti koumlr alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja
Feladatok
a) Keacutesziacutetse el az erősiacutető bemeneteacutehez tartozoacute helyettesiacutető aacuteramkoumlrt eacutes az alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a bemeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesaacutet
Cbe=
b) Keacutesziacutetse el az erősiacutető kimeneteacutehez tartozoacute helyettesiacutető aacuteramkoumlrt eacutes az alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a kimeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesaacutet
Cki=
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
30
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
31
MEGOLDAacuteSOK
1 feladat
a) A munkaponti egyenaacuteramok eacutes egyenfeszuumlltseacutegek feltuumlnteteacutese a kapcsolaacutesi rajzon
21 aacutebra
b) A munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok szaacutemszerűsiacutetett meghataacuterozaacutesa
Az ellenaacutellaacutesok kiszaacutemiacutetaacutesaacutehoz a kapcsolaacutesi rajz segiacutetseacutegeacutevel az Ohm- eacutes a Kirchhoff-toumlrveacutenyek alkalmazaacutesaacuteval lehet eljutni
0CEUUUU00
EC RRT
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
32
V2U 00 ER U
E
V5V3V2V10UUUU 0CE00
EC RTR
Ω200mA25
V5
I
UR
0CC
0 CR
μA125200
mA25
B
II 0C
0B
mA12552μA251mA52III 0B0C0E
Ω80mA12525
V2
I
UR
0E
0EE
V47V2V60V10UUUUUU 000R EBETBTB
Ω60μA125
V47
I
UR
0
R B
BB
2 feladat
a) Az erősiacutető fokozat helyettesiacutető keacutepe
22 aacutebra
b) A feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes terheleacutes neacutelkuumll eacutes terheleacutessel
099k 633mS 52 k 4mS 5020
1mS 52
uA
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
33
dBAa uu 1719099lg 20lg 20
697k 083mS 52 k 20k 4mS 5020
1mS 52
utA
dBAa uut 7217697lg 20lg 20
c) Az erősiacutető bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesa a helyettesiacutető keacutep alapjaacuten
M 1 Gbe Rr
k 633k 4mS 0025
1=
1
22D
ski R
yr
d) A terhelt erősiacutető kimeneti feszuumlltseacutege
mV 334 099mV4762= utbekit Auu
mV6247k 50M 1
M 1mV 50
gG
Ggbe RR
Ruu
3 feladat
a) Az erősiacutető bemeneti aacuteramkoumlre eacutes a bemeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesa
23 aacutebra
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
34
gbeC RrXbe
beaC Cf
Xbe
12
1
nFHzRrf
Cgbea
be 71510101102
1
2
146
1
a) Az erősiacutető kimeneti aacuteramkoumlre eacutes a kimeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesa
24 aacutebra
tkiC RrXki
kiaC Cf
Xki
22
1
nFHzRrf
Ctkia
ki 81651020104402
1
2
133
2
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
35
IRODALOMJEGYZEacuteK
FELHASZNAacuteLT IRODALOM Kovaacutecs Csongor Elektronikus aacuteramkoumlroumlk tankoumlnyv Generaacutel Press Kiadoacute 2005
Gergely Istvaacuten Elektrotechnika General Press Kiadoacute 2009
Zombori Beacutela Elektronika Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
Zombori Beacutela Elektronikai feladatgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2008
Koacuteroacutedi Daacutevid ndash Toacuteth S Roacutebert Villamossaacutegtani alapismeretek NSZFI Tankoumlnyvkiadoacute 2005
Horvaacuteth Ernő Elektronika feladatgyűjtemeacuteny I Terra Print Kiadoacute 1994
Szűcs Laacuteszloacuteneacute Elektronikai peacuteldataacuter Lexika Tankoumlnyvkiadoacute 1997
AJAacuteNLOTT IRODALOM U TietzendashCh Scenk Analoacuteg eacutes digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Műszaki Koumlnyvkiadoacute Budapest 1990
Mihaacutely Laacuteszloacute Elektronikai tesztgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
MUNKAANYAG
A(z) 0917-06 modul 038-as szakmai tankoumlnyvi tartalomeleme
felhasznaacutelhatoacute az alaacutebbi szakkeacutepesiacuteteacutesekhez
A szakkeacutepesiacuteteacutes OKJ azonosiacutetoacute szaacutema A szakkeacutepesiacuteteacutes megnevezeacutese
54 523 01 0000 00 00 Elektronikai technikus
A szakmai tankoumlnyvi tartalomelem feldolgozaacutesaacutehoz ajaacutenlott oacuteraszaacutem
10 oacutera
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
4
A osztaacutelyuacute beaacutelliacutetaacutes (MA) munkapont elhelyezeacutes a lineaacuteris szakaszon s vezeacuterleacuteskor a munkapont veacutegig a lineaacuteris szakaszon mozog Az aktiacutev elem a vezeacuterlő jel mindkeacutet feacutelperioacutedusaacuteban lineaacuterisan műkoumldik
B osztaacutelyuacute beaacutelliacutetaacutes (MB) munkapont elhelyezeacutes a lezaacuteraacutesi pontban s vezeacuterleacuteskor a munkapont a jelleggoumlrbe mindkeacutet tartomaacutenyaacuteba aacutetkeruumll Ilyenkor az aktiacutev elem csak a vezeacuterlő jel egyik feacutelperioacutedusaacuteban műkoumldik erősiacutető elemkeacutent
AB osztaacutelyuacute beaacutelliacutetaacutes (MAB) munkapont elhelyezeacutes az MA eacutes MB koumlzoumltti tartomaacutenyban Vezeacuterleacuteskor feacutel perioacutedusidőneacutel hosszabb ideig folyik aacuteram az aktiacutev elemen
C osztaacutelyuacute beaacutelliacutetaacutes (MC) munkapont elhelyezeacutes a karakterisztika zaacuteraacutesi tartomaacutenyaacuteban Vezeacuterleacuteskor feacutel perioacutedusidőneacutel roumlvidebb ideig folyik aacuteram az aktiacutev elemen
A 3 aacutebraacuten sztatikus uumlzemmoacutedban laacutethatoacute egy bipolaacuteris tranzisztor vezeacuterleacuteseacutehez oumlsszeaacutelliacutetott aacuteramkoumlri megoldaacutes valamint a jellegzetes munkapont elhelyezeacutesek
FONTOS A reacutegebbi szabvaacutenyok a tranzisztoroknaacutel a koumlrbe foglalt jeloumlleacutest alkalmaztaacutek de az MSZ EN 60617-x szabvaacutenynak a koumlr neacutelkuumlli jeloumlleacutesek felelnek meg A bipolaacuteris eacutes az unipolaacuteris tranzisztorokat tartalmazoacute aacuteramkoumlroumlk kezeleacuteseacuteneacutel ez a tananyagelem az aktiacutev aacuteramkoumlri elem koumlrbefoglalaacutesaacutet alkalmazza
3 aacutebra Bipolaacuteris tranzisztor vezeacuterleacutese sztatikus uumlzemmoacutedban
A fenti aacuteramkoumlrben a munkapont beaacutelliacutetaacutesaacutehoz meghataacuterozott egyenfeszuumlltseacutegeket (UBEo UCE) kell alkalmazni az aktiacutev elem bemeneti eacutes kimeneti koumlreacuteben Az egyenfeszuumlltseacutegek szabjaacutek meg hogy a tranzisztor milyen munkapontba keruumll Az Uvezeacuterlő jelet az UBEo munkaponti egyenfeszuumlltseacutegre kell raacuteuumlltetni (szuperponaacutelni) Az oumlsszetett bemeneti jel
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
5
UBE = UBEo+Uvezeacuterlő
A legjobb kivezeacuterelhetőseacuteg uacutegy eacuterhető el ha A osztaacutelyuacute munkapont beaacutelliacutetaacutest alkalmazunk s az MA munkapontot a jelleggoumlrbe lineaacuteris tartomaacutenyaacutenak koumlzepeacutere vaacutelasztjuk Ekkor is hataacutert szab a maximaacutelisan megengedett kollektor aacuteram (ICmax)
2 Dinamikus uumlzemmoacuted
Dinamikus uumlzemmoacutedban a bemeneti vezeacuterleacutes hataacutesaacutera az aktiacutev eszkoumlz kimeneti feszuumlltseacutege koumlveti a bemeneti jel vaacuteltozaacutesaacutet Ilyenkor az aktiacutev elem kimeneti koumlreacuteben egy munkaellenaacutellaacutes talaacutelhatoacute
A 4 aacutebraacuten egy bipolaacuteris tranzisztor dinamikus vezeacuterleacuteseacutehez oumlsszeaacutelliacutetott aacuteramkoumlr elvi kapcsolaacutesa eacutes a kimeneti karakterisztika munkaegyenese tanulmaacutenyozhatoacute
4 aacutebra Bipolaacuteris tranzisztor vezeacuterleacutese dinamikus uumlzemmoacutedban
Munkaegyenes az aktiacutev elem kimeneti karakterisztikaacutejaacuten a kimeneti koumlrben meacuterhető feszuumlltseacuteg eacutes a kimeneti aacuteram koumlzoumltti lineaacuteris kapcsolat grafikus megjeleniacuteteacuteseacutet szimbolizaacuteloacute egyenes Bipolaacuteris tranzisztornaacutel a kiinduloacute egyenlet
UT = IC RC + UCE
A munkaegyenes meredekseacutegeacutet kizaacuteroacutelag a kimeneti koumlrben elhelyezett ellenaacutellaacutes vagy ellenaacutellaacutesok eacuterteacuteke befolyaacutesolja
A munkaegyenesen bejeloumllt 1-es eacutes 2-es pontok koumlzoumltt talaacutelhatoacute a tranzisztor normaacutel műkoumldeacutesi tartomaacutenya
Munkaellenaacutellaacutes dinamikus uumlzemmoacutedban az aktiacutev elem kimeneti koumlreacuteben elhelyezett ellenaacutellaacutes vagy ellenaacutellaacutesok melynek hataacutesaacutera vezeacuterleacuteskor a kimeneti feszuumlltseacuteg vaacuteltozik
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
6
Munkapontbeaacutelliacutetaacutes a műszaki gyakorlatban az erősiacutetőfokozatok uumlzemi műkoumldeacuteseacutenek felteacutetelekeacutent az aktiacutev elem bemeneti eacutes kimeneti kapcsaira előiacutert eacuterteacutekű egyenfeszuumlltseacutegek beaacutelliacutetaacutesa
Optimaacutelis munkapontbeaacutelliacutetaacutes egyetlen taacutepegyseacuteggel eacutes kuumlloumlnboumlző helyekre kapcsolt ellenaacutellaacutesokkal egyenfeszuumlltseacutegek biztosiacutetaacutesa Termeacuteszetesen az ellenaacutellaacutesok az erősiacutetők jellemzőit is befolyaacutesoljaacutek
Az 5 eacutes 6 aacutebraacuten egy NPN tiacutepusuacute bipolaacuteris tranzisztor eacutes egy N csatornaacutes jFET tranzisztornaacutel alkalmazott munkapontbeaacutelliacutetaacutesi megoldaacutesokat laacutethatunk
5 aacutebra Bipolaacuteris tranzisztor munkapontjaacutenak beaacutelliacutetaacutesa
A bipolaacuteris tranzisztoros kapcsolaacutesi rajzokon a munkaponti adatok a koumlvetkezők UBEo UCEo IBo ICo IEo A munkaponti adatok koumlzuumll az UBEo eacuterteacuteke germaacutenium alapanyag eseteacuten 02-03V sziliacutecium tranzisztoroknaacutel 06-07 V
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
7
6 aacutebra Teacutervezeacuterleacutesű tranzisztor munkapontjaacutenak beaacutelliacutetaacutesa
A teacutervezeacuterleacutesű tranzisztoros kapcsolaacutesi rajzokon a munkaponti adatok a koumlvetkezők UGSo UDSo IDo
A P csatornaacutes bipolaacuteris tranzisztornaacutel eacutes a MOSFET tiacutepusuacute tranzisztoroknaacutel a munkapontbeaacutelliacutetaacutes hasonloacute elveken alapszik
A munkapont-beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok meacuteretezeacutese a munkaponti adatok ismereteacuteben az Ohm- eacutes Kirchhoff toumlrveacutenyek segiacutetseacutegeacutevel toumlrteacutenik Neacutezzuumlnk neacutehaacuteny egyszerű meacuteretezeacutesi mintapeacuteldaacutet
1 mintapeacutelda
Meacuteretezzuumlk az 5 aacutebraacuten laacutethatoacute baacutezis-ellenaacutellaacutesos koumlzoumls emitteres erősiacutető munkapont-beaacutelliacutetoacute elemeit (RC RE RB)
Munkaponti adatok
UT = 15 V UBE0 = 06 V IC0 = 6 mA IB0 = 50 μA UCE0 = 52 V URE = 2 V
Megoldaacutes
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
8
A kapcsolaacutesi rajz segiacutetseacutegeacutevel az Ohm- eacutes a Kirchhoff-toumlrveacutenyek alkalmazaacutesaacuteval feliacuterjuk a meghataacuterozandoacute ellenaacutellaacutesokon eső egyenfeszuumlltseacuteget eacutes elosztjuk az ellenaacutellaacutesokon aacutetfolyoacute egyenaacuterammal
k 136
22515
0
mA
VVV
I
UUUR
C
RECEOTC
k 250 50
V 2V 06V 15
0
0
AI
UUUR
B
REBETB
330 506
V 2
00
AmAII
RUR
BC
EE
(Amennyiben a kiszaacutemiacutetott ellenaacutellaacutes eacuterteacutekekhez a műszaki gyakorlatban nem tartoznak ellenaacutellaacutesok akkor az elmeacuteleti eredmeacutenyekhez legkoumlzelebb eső szabvaacutenyos eacuterteacutekű ellenaacutellaacutesokat kell vaacutelasztani)
2 mintafeladat
Meacuteretezzuumlk a 6 aacutebraacuten laacutethatoacute source-ellenaacutellaacutesos source kapcsolaacutesuacute jFET-es erősiacutető munkapont-beaacutelliacutetoacute elemeit (RS RD)
Munkaponti adatok
UT = 15 V ID0 = 1 mA UGS0 = -25 V UDS0 = 65 V A kapcsolaacutesban feltuumlntetett R1 ellenaacutellaacutes a munkapont beaacutelliacutetaacutesban nem jaacutetszik szerepet
Megoldaacutes
A kapcsolaacutesi rajz segiacutetseacutegeacutevel itt is az Ohm- eacutes a Kirchhoff-toumlrveacutenyek alkalmazaacutesa toumlrteacutenik
k 52mA 1
V 25
0
0 D
GSS I
UR
Magyaraacutezat vezeacuterleacutes neacutelkuumll az R1 ellenaacutellaacuteson nem folyik aacuteram iacutegy nem esik rajta feszuumlltseacuteg ezeacutert az RS ellenaacutellaacuteson a hurok toumlrveacuteny szerint 25 V feszuumlltseacutegnek kell esnie
kmA
V
I
UR
D
RD
D 61
6
0
Magyaraacutezat a kimeneti oldalra feliacutert huroktoumlrveacuteny segiacutetseacutegeacutevel kifejezhető az RD ellenaacutellaacutesra jutoacute egyenfeszuumlltseacuteg
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
9
VVVVUUUU
UUUU
SD
SD
RDSTR
DSRRT
65256150
0
ERŐSIacuteTŐK AKTIacuteV ALAPELEMEINEK HELYETTESIacuteTŐ KEacutePEI Az erősiacutetők aktiacutev diszkreacutet elemeinek tekintjuumlk a bipolaacuteris eacutes az unipolaacuteris tranzisztorokat Mindkeacutet aktiacutev elem 3 kivezeteacutessel rendelkezik de erősiacutető alapkapcsolaacutesokban az egyik elektroacutedaacutet a bemenet-kimenet szempontjaacuteboacutel koumlzoumlsnek tekintjuumlk s iacutegy a tranzisztorok aktiacutev lineaacuteris neacutegypoacuteluskeacutent kezelhetők Az ilyen tiacutepusuacute neacutegypoacutelusokhoz az elektronikai meacuteretezeacutes helyettesiacutető keacutepeket rendel
Helyettesiacutető keacutep az elektronikai eszkoumlz jellemzeacuteseacutet segiacutető elektronikai szaacutemiacutetaacutesok szempontjaacuteboacutel egyeneacuterteacutekű hagyomaacutenyos alapelemekből feleacutepiacutetett aacuteramkoumlr Az ilyen kapcsolaacutes elektronikai szempontboacutel ugyanuacutegy viselkedik mint az eredeti elektronikai eszkoumlz Az erősiacutetőelemek helyettesiacutető keacutepe feszuumlltseacuteg- eacutesvagy aacuteramgeneraacutetorokboacutel valamint passziacutev elemekből feleacutepiacutetett lineaacuteris neacutegypoacutelus A helyettesiacutető keacutepek alkalmazaacutesa szemleacuteletesseacute eacutes aacutetlaacutethatoacutebbaacute teszi az erősiacutetők műkoumldeacuteseacutet meacuteretezeacuteseacutet
Az aktiacutev elemek neacutegypoacutelusos helyettesiacutető keacutepeineacutel a hibrid (h) az inverz hibrid (d) vagy az admittancia (y) parameacutetereket alkalmazzaacutek
Hibrid (vegyes h) parameacuteterű egyenletrendszer
2221212
2121111
uhihi
uhihu
Inverz hibrid (fordiacutetott vegyes d) parameacuteterű egyenletrendszer
i d u d i
u d u d i1 11 1 12 2
2 21 1 22 2
Admittancia (vezetőkeacutepesseacuteg y) parameacuteteres egyenletrendszer
i y u y u
i y u y u1 11 1 12 2
2 21 1 22 2
1 Bipolaacuteris tranzisztorok helyettesiacutető keacutepe
Kisfrekvenciaacutes műkoumldteteacutesneacutel a bipolaacuteris tranzisztorokhoz leggyakrabban a hibrid (h) parameacutetereket hasznaacuteljaacutek
Nagyfrekvenciaacuten az admittancia (y) parameacutetereket alkalmazzaacutek
A 7 eacutes 8 aacutebraacuten az NPN tiacutepusuacute bipolaacuteris tranzisztorok helyettesiacutető keacutepei laacutethatoacutek
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
10
7 aacutebra Bipolaacuteris tranzisztor kisfrekvenciaacutes hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
8 aacutebra Bipolaacuteris tranzisztor nagyfrekvenciaacutes admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
A bipolaacuteris tranzisztoroknaacutel megfigyelhető hogy 1 db aacuteramgeneraacutetorral eacutes 2 db ellenaacutellaacutessal megalkothatoacute a helyettesiacutető keacutep Termeacuteszetesen a PNP tranzisztorokhoz illetve azok koumlzoumls kollektoruacute eacutes koumlzoumls baacutezisuacute alkalmazaacutesaihoz hasonloacute elvű helyettesiacutető keacutepek keacutesziacutethetők
1 Unipolaacuteris tranzisztorok helyettesiacutető keacutepei
A teacutervezeacuterleacutesű tranzisztorokhoz meacutereacutestechnikai szempontok szerint az admittancia (y) vagy az inverz hibrid (d) parameacutetereket alkalmazzaacutek
A 9 eacutes 10 aacutebraacuten N csatornaacutes source kapcsolaacutesuacute jFET tranzisztorok helyettesiacutető keacutepei tanulmaacutenyozhatoacutek
9 aacutebra jFET tranzisztor admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
11
10 aacutebra jFET tranzisztor inverz hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
Az unipolaacuteris tranzisztorok helyettesiacutető keacutepein megfigyelhető hogy a bemeneti aacuteramuk elhanyagolhatoacute iacutegy bemenetuumlk szakadaacutesnak tekinthető A helyettesiacutető keacutep 1db feszuumlltseacuteg- vagy aacuteramgeneraacutetorboacutel 1 db ellenaacutellaacutesboacutel eacutes egy db szakadaacutes jelkeacutepből oumlsszerakhatoacute
Termeacuteszetesen a P csatornaacutes jFET-ekhez vagy a MOSFET-ekhez illetve azok drain eacutes gate kapcsolaacutesaihoz hasonloacute elvű helyettesiacutető keacutepek keacutesziacutethetők
Az eddigiekben koumlrbejaacutertuk a bipolaacuteris eacutes az unipolaacuteris tranzisztorok neacutegypoacutelusos helyettesiacutető keacutepeit Az elsajaacutetiacutetott ismeretek birtokaacuteban elkeacutesziacutethető baacutermely erősiacutető alapkapcsolaacutes vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute helyettesiacutető keacutepe Gyakorlati peacuteldakeacutent a 11 aacutebraacuten vizsgaacuteljuk meg egy koumlzoumls emitteres baacutezisosztoacutes alapkapcsolaacutes hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet
11 aacutebra Koumlzoumls emitteres alapkapcsolaacutes eacutes hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
A 11 aacutebra NPN tranzisztoros emitter kapcsolaacutesuacute erősiacutetőjeacutet feszuumlltseacuteggeneraacutetor (ug Rg) vezeacuterli s a kimeneteacutet terhelő ellenaacutellaacutes (Rt) zaacuterja Az aacutebraacuten elkuumlloumlniacutetve felismerhető a tranzisztor hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe A baacutezisosztoacute (R1 R2) eacutes a munkaellenaacutellaacutes (Rc) elhelyezkedeacuteseacutet a helyettesiacutető keacutepen magyaraacutezza hogy az UT feszuumlltseacutegű taacutepegyseacuteg vaacuteltakozoacute aacuteram szempontjaacuteboacutel roumlvidzaacuternak tekinthető A kondenzaacutetorok (Cbe Cki CE) vaacuteltakozoacute aacuteramon a helyettesiacutető keacutepen szinteacuten roumlvidzaacuterkeacutent szerepelnek Az emitter kondenzaacutetor a helyettesiacuteteacutesneacutel az emitter ellenaacutellaacutet is roumlvidre zaacuterja
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
12
Termeacuteszetesen hasonloacutean helyettesiacutethető a toumlbbi bipolaacuteris tranzisztoros alapkapcsolaacutes s ugyanilyen moacutedszerrel megalkothatoacutek a teacutervezeacuterleacutesű tranzisztoros alapkapcsolaacutesok helyettesiacutető keacutepei
Az erősiacutetők vaacuteltakozoacute aacuteramuacute jellemzőit a kapcsolaacutesi rajzuk eacutes helyettesiacutető keacutepeik segiacutetseacutegeacutevel lehet legszemleacuteletesebben eacutertelmezni
ERŐSIacuteTŐK JELLEMZŐI Erősiacutető elektronikus aacuteramkoumlr aktiacutev neacutegypoacutelus amely a bemeneteacutere vezetett elektromos jelből a kimeneteacuten megegyező hullaacutemformaacutejuacute de tetszőlegesen nagyobb eacuterteacutekű elektromos jelet szolgaacuteltat A kapcsolaacuteshoz alkalmazott taacutepegyseacuteg energiaacuteja fedezi a nagyobb eacuterteacutekű jel teljesiacutetmeacutenynoumlvekedeacuteseacutet
Erősiacuteteacutes vezeacuterelt teljesiacutetmeacuteny-aacutetalakiacutetaacutes
A 12 aacutebraacuten egy erősiacutető aacuteltalaacutenos toumlmbvaacutezlatos jeloumlleacutese laacutethatoacute Az erősiacutető bemeneteacuten egy ug feszuumlltseacutegű Rg belső ellenaacutellaacutesuacute generaacutetor biztosiacutetja az ube bemeneti feszuumlltseacuteget eacutes ibe bemeneti aacuteramot A kimeneten Rt terhelő ellenaacutellaacuteson joumln leacutetre az uki kimeneti feszuumlltseacuteg eacutes az iki kimeneti aacuteram
12 aacutebra Erősiacutető toumlmbvaacutezlatos jeloumlleacutese
A toumlmbvaacutezlatos jeloumlleacutesen feltuumlntetett haacuteromszoumlg jelkeacutepezi az erősiacuteteacutes iraacutenyaacutet Az erősiacuteteacutesek megvaloacutesiacutetaacutesaacutehoz aktiacutev elem(ek) (bipolaacuteris eacutesvagy unipolaacuteris tranzisztorok) szuumlkseacutegesek Az erősiacutető kapcsolaacutesokban a munkapont beaacutelliacutetaacutesaacutera ellenaacutellaacutesok kellenek melyek befolyaacutesoljaacutek az erősiacutető jellemzőit is A gyakorlati aacuteramkoumlroumlkben a megfelelő műkoumldeacutest kondenzaacutetorok is biztosiacutetjaacutek
Az erősiacutetőket kuumlloumlnboumlző szempontok szerint osztaacutelyozhatjuk A kuumlloumlnboumlző erősiacutetőfajtaacutekat s azok roumlvid ismertetőjeacutet - a teljesseacuteg igeacutenye neacutelkuumll - a 13 aacutebra tartalmazza
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
13
13 aacutebra Az erősiacutetők csoportosiacutetaacutesa
Az erősiacutetők legfontosabb jellemzői az alaacutebbi csoportokba sorolhatoacutek
- Erősiacuteteacutesek - Bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutes - Egyeacuteb erősiacutető jellemzők
1 Erősiacuteteacutesek
Az erősiacutető kapcsolaacutesoknaacutel eacutertelmezett erősiacuteteacutesek feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes aacuteramerősiacuteteacutes teljesiacutetmeacutenyerősiacuteteacutes Az erősiacuteteacutesek kifejezhetők viszonyszaacutemban eacutes logaritmikusan decibel-ben is Az alaacutebbi oumlsszefuumlggeacuteseket elsősorban a meacutereacuteses meghataacuterozaacutesokhoz alkalmazzaacutek
Feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes nagysaacutega a kimeneti eacutes a bemeneti feszuumlltseacuteg csuacutecseacuterteacutekeacutenek vagy effektiacutev eacuterteacutekeacutenek haacutenyadosa
effbe
effki
csuacutecsbe
csuacutecskiu U
U
U
UA
dBAa uu lg 20
Aacuteramerősiacuteteacutes nagysaacutega a kimeneti eacutes a bemeneti aacuteram csuacutecseacuterteacutekeacutenek vagy effektiacutev eacuterteacutekeacutenek haacutenyadosa
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
14
effbe
effki
csuacutecsbe
csuacutecskii I
I
I
IA
dBAa ii lg 20
Teljesiacutetmeacutenyerősiacuteteacutes nagysaacutega a kimeneti eacutes a bemeneti teljesiacutetmeacuteny csuacutecseacuterteacutekeacutenek vagy effektiacutev eacuterteacutekeacutenek haacutenyadosa
iueffbe
effki
csuacutecsbe
csuacutecskip AA
P
P
P
PA
dBAa pp lg 10
Szinuszos vezeacuterleacutes eseteacuten a csuacutecseacuterteacutek eacutes az effektiacutev eacuterteacutek koumlzoumltti kapcsolat
2
csuacutecseacuterteacutekeacuterteacutekeffektiacutev
Fontos az erősiacuteteacutesek a valoacutesaacutegban preciacutezen csak komplex szaacutemokkal eacutertelmezhetők mert bemeneti eacutes kimeneti jelei ritkaacuten azonos faacutezisuacuteak A fenti oumlsszefuumlggeacutesek a faacutezisszoumlget nem veszik figyelembe
2 Bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutes
Az erősiacutetők bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesait az Ohm toumlrveacuteny alkalmazaacutesaacuteval iacuterhatjuk fel Az oumlsszefuumlggeacutesekben a csuacutecseacuterteacutekekkel vagy az effektiacutev eacuterteacutekekkel szaacutemolunk Az alaacutebbi keacutepleteket elsősorban a meacutereacuteses meghataacuterozaacutesnaacutel alkalmazzaacutek
Bemeneti ellenaacutellaacutes nagysaacutegaacutet az erősiacutető bemeneti feszuumlltseacutegeacutenek (Ube) eacutes bemeneti aacuteramaacutenak (Ibe) haacutenyadosa hataacuterozza meg
effbe
effbe
csuacutecsbe
csuacutecsbebe I
U
I
Ur
Kimeneti ellenaacutellaacutes nagysaacutegaacutet az erősiacutető terheleacutes neacutelkuumlli uumlresjaacuterati kimeneti feszuumlltseacutegeacutenek (Ukiuuml) eacutes kimeneti roumlvidzaacuteraacutesi aacuteramaacutenak (Ikir) haacutenyadosa hataacuterozza meg
effrki
effuumlki
csuacutecsrki
csuacutecsuumlkiki I
U
I
Ur
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
15
14 aacutebra Az erősiacutető feleacutepiacuteteacutese a bemenet eacutes a kimenet szempontjaacuteboacutel
A 14 aacutebraacuten megfigyelhető hogy az erősiacutető bemeneti reacuteszeacutet a bemeneti ellenaacutellaacutes keacutepviseli amely terheli a vezeacuterlő generaacutetort Az erősiacutető kimeneti oldala generaacutetorkeacutent foghatoacute fel amelyet a terhelő ellenaacutellaacutes terhel
Elmeacuteleti meacuteretezeacutesekneacutel a pontos oumlsszefuumlggeacuteseket az erősiacutető teljes helyettesiacutető keacutepe alapjaacuten lehet feliacuterni
3 Egyeacuteb erősiacutető jellemzők
Az erősiacutetők gyakorlati alkalmazaacutesa egyeacuteb jellemzők ismereteacutet is megkoumlveteli Ezek koumlzuumll a legfontosabbak a koumlvetkezők frekvenciamenet hataacuterfrekvenciaacutek saacutevszeacutelesseacuteg zajteacutenyező torziacutetaacutesi teacutenyezők
Frekvenciamenet az erősiacutető frekvencia-aacutetviteleacutere jellemző diagram amely a feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes frekvenciafuumlggeacuteseacutet szemleacutelteti
Hataacuterfrekvenciaacutek (fa ff) azon keacutet frekvencia amelyekneacutel az erősiacutető feszuumlltseacutegerősiacuteteacutese a koumlzepes frekvenciaacuten (fk) meacutert erősiacuteteacutes 707 -a illetve az erősiacuteteacutes 3 dB-lel kisebb mint a koumlzepes frekvenciaacuten meacutert erősiacuteteacutes dB-ben A keacutet hataacuterfrekvencia fa alsoacute- ff felső hataacuterfrekvencia A műszaki gyakorlatban az erősiacutetők alsoacute hataacuterfrekvenciaacutejaacutet leginkaacutebb a laacutethatoacute csatoloacute kondenzaacutetorok kapacitaacutesai (Cbe Cki) okozzaacutek A 3 dB-es erősiacuteteacutescsoumlkkeneacutesből matematikailag az alaacutebbi oumlsszefuumlggeacutesek vezethetők le
gbeC RrXbe
gbea
be RrfC
2
1
tkiC RrXki
tkiaki Rrf
C
2
1
A felső hataacuterfrekvenciaacutet doumlntően a laacutethatatlan szoacutert- szereleacutesi- eacutes reacutetegkapacitaacutesok okozzaacutek
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
16
Saacutevszeacutelesseacuteg (B) az alsoacute- eacutes a felső hataacuterfrekvenciaacutek koumlzoumltti frekvenciatartomaacuteny
af ffB
A 15 aacutebra szemleacutelteti egy szeacutelessaacutevuacute erősiacutető frekvenciameneteacutet saacutevszeacutelesseacutegeacutet alsoacute- eacutes felső hataacuterfrekvenciaacutejaacutet
15 aacutebra Egy szeacutelessaacutevuacute erősiacutető frekvenciamenete
A 15 aacutebraacuten megfigyelhető egy gyakorlati szeacutelessaacutevuacute erősiacutető frekvenciafuumlggeacutese hataacuterfrekvenciaacutei koumlzepes frekvenciaacuteja eacutes saacutevszeacutelesseacutege
A műszaki gyakorlatban alkalmazott erősiacutetőkkel szemben elvaacuteraacutes hogy a műkoumldeacutesi tartomaacutenyban a bemeneti eacutes kimeneti jel alakja ne teacuterjen el egymaacutestoacutel A valoacutesaacutegban felleacutepő zajok zavarok torziacutetaacutesokat okoznak a felerősiacutetett jel alakjaacuteban
A tovaacutebbiakban megvizsgaacuteljuk a zajok eacutes torziacutetaacutesok erősiacutetőkre gyakorolt hataacutesait a zajok eacutes torziacutetaacutesok legfontosabb jellemzőit
Jel a hasznos informaacutecioacutet tartalmazoacute feszuumlltseacuteg vagy aacuteram meghataacuterozott időfuumlggveacuteny szerinti vaacuteltozaacutesa
Zaj zavaroacute jelek oumlsszesseacutege melynek időfuumlggveacutenye szabaacutelytalan s hasznos informaacutecioacutet nem tartalmaz
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
17
Az erősiacutetőkben keletkező zajokat doumlntő meacuterteacutekben a toumllteacuteshordozoacutek rendezetlen mozgaacutesa okozza Az ilyen zajok felleacutepnek az erősiacutető ohmos jellegű ellenaacutellaacutesaiban eacutes aktiacutev eszkoumlzeiben egyaraacutent Fajtaacutei
Termikus zaj a toumllteacuteshordozoacutek rendezetlen hőmozgaacutesa miatt felleacutepő zaj Eacuterteacutekeacutet aacutetlagos zajteljesiacutetmeacutenykeacutent zajfeszuumlltseacutegkeacutent vagy zajaacuteramkeacutent adjaacutek meg
Soumlreacutetzaj feacutelvezetőkben a toumllteacuteshordozoacutek PN aacutetmeneten toumlrteacutenő aacutethaladaacutesaacutenaacutel keletkezik Kisfrekvenciaacuten főleg a Zener dioacutedaacuteknaacutel jelentős
Villoacutedzaacutesi zaj (flicker-zaj) aktiacutev eacutes passziacutev aacuteramkoumlri elemeken a gyaacutertaacutestechnoloacutegia koumlvetkezteacuteben felleacutepő zaj Kisfrekvenciaacuten leginkaacutebb a MOSFET-ekneacutel veszeacutelyes
Jelzaj viszony a jelteljesiacutetmeacuteny eacutes a zajteljesiacutetmeacuteny haacutenyadosa dB-ben kifejezve Az erősiacutető zajossaacutegaacutenak egyik szaacutemszerű jellemzője (Angol roumlvidiacuteteacutessel SNR vagy SN rarr Signal to Noise Ratio)
dBlg10
dB
zaj
jel
zaj
jel
P
P
P
P
A keacutepletben Pjel rarr jelteljesiacutetmeacuteny Pzaj rarr zajteljesiacutetmeacuteny
Zajteacutenyező az erősiacutető bemeneteacutere eacutes kimeneteacutere vonatkoztatott jelzaj viszonyok haacutenyadosa dB-ben kifejezve
dB1
lg10lg10e
dB
bzaj
kizaj
p
kizaj
kijel
bezaj
bejel
P
P
A
P
P
P
P
F
A keacutepletben AP rarr az erősiacutető teljesiacutetmeacutenyerősiacuteteacutese
Zajszint a hangossaacuteg eacuterzeacutekeleacuteseacutehez tartozoacute jellemző amely a meacutert zajteljesiacutetmeacuteny eacutes a hallaacuteskuumlszoumlb hangintenzitaacutesaacutehoz tartozoacute zajteljesiacutetmeacuteny haacutenyadosa dB-ben kifejezve
dBlg100
dB
zaj
zaj
P
Pd
A keacutepletben viszonyiacutetaacutesi alapkeacutent a Pzaj0 rarr a hallaacuteskuumlszoumlb hangintenzitaacutesaacutehoz (1 kHz-neacutel 10-12 Wm2) tartozoacute zajteljesiacutetmeacuteny szerepel
Eacuterdekesseacuteg a zajszint emberi szervezetre gyakorolt hataacutesa a hangossaacuteg fuumlggveacutenyeacuteben a koumlvetkező
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
18
- 30 dB zajszint rarr pszicheacutes - 65 dB zajszint rarr vegetatiacutev - 90 dB zajszint rarr halloacuteszervi - 120 dB zajszint rarr faacutejdalomkuumlszoumlb - 120 -130 dB zajszint rarr maradandoacute hallaacuteskaacuterosodaacutes - 160 dB zajszint rarr dobhaacutertyarepedeacutes - 175 dB zajszint rarr halaacutelos koumlvetkezmeacutenyű
Torziacutetaacutes erősiacutetőkben felleacutepő jelenseacuteg melynek hataacutesaacutera a vezeacuterlő analoacuteg jel időfuumlggveacutenyeacutenek tulajdonsaacutegai a kimenetre eacuterve nem kiacutevaacutent moacutedon megvaacuteltoznak Maacuteskeacutent fogalmazva a jel spektrumaacuteban talaacutelhatoacute kuumlloumlnboumlző frekvenciaacutejuacute oumlsszetevők erősiacuteteacuteskor moacutedosulnak A torzulaacutesok meacuterteacutekeacutet a vezeacuterlő analoacuteg jel frekvenciaacuteja eacutes amplituacutedoacuteja befolyaacutesolja
Lineaacuteris torziacutetaacutesok az erősiacutető a kuumlloumlnboumlző frekvenciaacutejuacute jeleket nem egyforma meacuterteacutekben erősiacuteti (frekvenciatorziacutetaacutes) illetve moacutedosiacutetja a jel komponenseinek egymaacuteshoz viszonyiacutetott faacutezishelyzeteacutet (faacutezistorziacutetaacutes) A lineaacuteris torziacutetaacutesokat az erősiacutető frekvenciafuumlggő lineaacuteris karakterisztikaacutejuacute elemei (L C) okozzaacutek
Nemlineaacuteris torziacutetaacutesok az erősiacutető a kuumlloumlnboumlző amplituacutedoacutejuacute jeleket nem egyforma meacuterteacutekben erősiacuteti Az erősiacutető kimeneteacuten nem kiacutevaacutenatos jeloumlsszetevők jelennek meg Harmonikus torziacutetaacutes a kimeneten megjelenő jeloumlsszetevők frekvenciaacutei a bemeneti jeloumlsszetevők frekvenciaacutejaacutenak (alapharmonikus) egeacutesz szaacutemuacute toumlbbszoumlroumlsei (felharmonikusok) Modulaacutecioacutes torziacutetaacutes a kimeneten megjelenő jeloumlsszetevők frekvenciaacutei a bemeneti jeloumlsszetevők frekvenciaacuteinak oumlsszegei eacutes kuumlloumlnbseacutegei A nemlineaacuteris torziacutetaacutesokat az erősiacutető nemlineaacuteris karakterisztikaacutejuacute elemei (feacutelvezető eszkoumlzoumlk) okozzaacutek
Harmonikus torziacutetaacutesi teacutenyező az oumlsszegzett felharmonikusok effektiacutev eacuterteacutekeacutenek eacutes a teljes jel effektiacutev eacuterteacutekeacutenek az araacutenya -ban kifejezve
223
22
21
223
22
n
nh
UUUU
UUUk
U1rarr az alapharmonikus jel feszuumlltseacutegeacutenek effektiacutev eacuterteacuteke
U2 U3hellipUn rarr a felharmonikus jelek feszuumlltseacutegeinek effektiacutev eacuterteacuteke
4 Erősiacutetők meacuteretezeacutese
Az erősiacutető fokozatok meacuteretezeacutese a műszaki gyakorlatban leegyszerűsiacutetve 3 fő leacutepeacutesből aacutell A meacuteretezeacutes leacutepeacutesei
1 leacutepeacutes az aacuteramkoumlr feleacutepiacuteteacuteseacutenek megtervezeacutese az aacuteramkoumlr megrajzolaacutesa
2 leacutepeacutes munkapont beaacutelliacutetaacutes
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
19
3 leacutepeacutes vaacuteltakozoacute aacuteramuacute erősiacutető parameacuteterek meghataacuterozaacutesa
Az eddig taacutergyaltak alapjaacuten tegyuumlnk kiacuteseacuterletet egy kivaacutelasztott erősiacutető alapkapcsolaacutes meacuteretezeacuteseacutere
MEacuteRETEZEacuteSI FELADAT
Veacutegezzuumlk el a 16 aacutebraacuten laacutethatoacute source kapcsolaacutesuacute unipolaacuteris tranzisztoros erősiacutető meacuteretezeacuteseacutet
Munkaponti adatok UGS0 = -2 V UDS0 = 8 V ID0 = 14 mA jFET parameacuteterek y21 = 10 mS y22 = 25 microS Egyeacuteb adatok UT = 24 V RG = 200 kΩ Rt = 15 kΩ ug = 25 mV Rg = 25 kΩ Feladatok a) Hataacuterozzuk meg RS eacutes RD eacuterteacutekeacutet b) Hataacuterozzuk meg a fokozat bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesaacutet c) Hataacuterozzuk meg a terhelt erősiacutető feszuumlltseacutegerősiacuteteacuteseacutet d) Hataacuterozzuk meg a terhelt erősiacutető kimeneti feszuumlltseacutegeacutet e) Hataacuterozzuk meg Cki eacuterteacutekeacutet uacutegy hogy a kapcsolaacutes alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja fa =15 Hz legyen (A toumlbbi kapacitaacutes nem szoacutel bele az aacutetvitelbe)
16 aacutebra Source kapcsolaacutesuacute unipolaacuteris tranzisztoros erősiacutető
Megoldaacutes
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
20
a) Az aacuteramkoumlroumln bejeloumllt egyenfeszuumlltseacutegek eacutes egyenaacuteramok figyelembeveacuteteleacutevel az oumlsszefuumlggeacutesek feliacuteraacutesaacutehoz az elektrotechnika Ohm- eacutes Kirchhoff toumlrveacutenyeit alkalmazzuk (A kapcsolaacutes bemeneteacuten az IG gate aacuteram elhanyagolhatoacute)
SRGS UU 0
kI
UR
D
GSS 431
mA 41
V 2
0
0
kV
I
UUUR
D
RDSTD
S 10mA 41
2V 8V 24
0
0
b) Az erősiacutető bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesaacutet a kapcsolaacutes y parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacuteből lehet legegyszerűbben meghataacuterozni A helyettesiacutető keacutep a 17 aacutebraacuten laacutethatoacute
17 aacutebra A source kapcsolaacutesuacute erősiacutető y parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
Ha a bemenet felől illetve a kimenet felől betekintuumlnk a helyettesiacutető neacutegypoacutelusba koumlnnyedeacuten feliacuterhatjuk a bemeneti eacutes a kimeneti ellenaacutellaacutes oumlsszefuumlggeacuteseacutet majd behelyettesiacuteteacutes utaacuten meghataacuterozhatjuk az eacuterteacutekeket
kRr Gbe 200
kS
ky
Rr Dki 825
110
1
22
c) A feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes meghataacuterozaacutesaacutehoz egy roumlvid levezeteacutes utaacuten eljuthatunk
be
kiut u
uA
tD
sbeski RR
yuyu
2221
1
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
21
152)158(10)(21 kkmSRRyA tkiut
A veacutegeredmeacutenyből laacutethatoacute hogy az erősiacutető faacutezist fordiacutet
d) A kimeneti feszuumlltseacuteg meghataacuterozaacutesaacutehoz előszoumlr fel kell iacuterni a vezeacuterlő generaacutetorboacutel az erősiacutető bemeneteacutere jutoacute vaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteget majd a feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes segiacutetseacutegeacutevel kimeneti feszuumlltseacuteggeacute alakiacutetva hataacuterozhatjuk meg a pontos eacuterteacuteket
mVRR
Ruu
gG
Ggbe 2222
k 25k 002
k 002mV 25
VmVuAu beutkit 1612222152
e) A megadott parameacuteterek szerint az erősiacutető alsoacute hataacuterfrekvenciaacutejaacutet csak a Cki kimeneti kapacitaacutes okozza Az erősiacutető helyettesiacutető keacutepeacutenek kimeneti koumlreacuteben (ld 18 aacutebra) a hataacuterfrekvencia definiacutecioacutejaacuteboacutel adoacutedoacute egyenlőseacutegből a hataacuterfrekvencia kiszaacutemiacutetaacutesaacutehoz juthatunk
18 aacutebra Az erősiacutető kimeneti koumlreacutenek kisfrekvenciaacutes helyettesiacutető keacutepe
A feszuumlltseacutegosztaacutes toumlrveacutenyeacutet alkalmazva levezeteacutessel bizonyiacutethatoacute hogy a hataacuterfrekvenciaacuten bekoumlvetkező 3 dB-es erősiacuteteacutes szintcsoumlkkeneacutesneacutel a csatoloacute kondenzaacutetor reaktanciaacuteja eacuterteacutekre megegyezik a koumlruumlloumltte elhelyezkedő ellenaacutellaacutesok eredőjeacutevel
tkitDC RrRRy
Xki
22
1
kiaC Cf
Xki
2
1
nFHzRrf
Ctkia
ki 46210511080152
1
2
144
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
22
Oumlsszefoglalaacutes
Az esetfelveteacutes kapcsaacuten kideruumllt hogy leendő munkahelye a koumlzeljoumlvőben uacutej szakmai profilra fog aacutetaacutellni Az uacutej feladatok koumlzoumltt gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők tervezeacutese eacutes meacuteretezeacutese szerepel A munkaacuteba aacutellaacutes előtt egy speciaacutelis szakmai tanfolyamon vesz reacuteszt melynek beleacutepeacutesi felteacutetele a bipolaacuteris eacutes unipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett erősiacutetőfokozatok munkapontbeaacutelliacutetaacutesi megoldaacutesainak vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőinek az ismerete Jelen tananyagreacutesztől segiacutetseacuteget kaphatott a meacuteretezeacutesi alapok elsajaacutetiacutetaacutesaacutehoz felfrissiacuteteacuteseacutehez
Az informaacutecioacutefrissiacuteteacutes roumlvid bevezetővel kezdődoumltt melyben taacutejeacutekozoacutedhatott a szakmai informaacutecioacutetartalomra vonatkozoacute tudnivaloacutekroacutel
A gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők meacuteretezeacuteseacutehez szilaacuterd alapokat nyuacutejtott az erősiacutetők feleacutepiacuteteacuteseacutenek belső kapcsolatrendszereacutenek a megismereacutese Ehhez meg kellett vizsgaacutelni az elviekben leacutetező sztatikus műkoumldeacutesi uumlzemmoacutedot ahonnan egyenes uacutet vezetett az elektronikai gyakorlat dinamikus uumlzemmoacutedjaacutenak a tisztaacutezaacutesaacutehoz
Egy erősiacutető fokozat műkoumldteteacutese előtt biztosiacutetani kellett a munkapont beaacutelliacutetaacutest amely leacutenyegeacuteben az erősiacutető egyenaacuteramuacute meacuteretezeacuteseacutet jelentette Tisztaacutezoacutedtak a kuumlloumlnboumlző osztaacutelyokba sorolt munkapontbeaacutelliacutetaacutesi megoldaacutesok előnyei eacutes haacutetraacutenyai Kapcsolaacutesi rajzok bizonyiacutetottaacutek hogy a munkapontbeaacutelliacutetaacutes megvaloacutesiacutethatoacute egy taacutepegyseacuteg eacutes az aktiacutev elemhez csatlakozoacute kuumlloumlnboumlző eacuterteacutekű ellenaacutellaacutesok beiktataacutesaacuteval
Az aktiacutev elemelemek eacutes a kapcsoloacutedoacute ellenaacutellaacutesok meghataacuteroztaacutek az erősiacutetők vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőit Kuumlloumln kategoacuteriaacuteba keruumlltek az erősiacuteteacutes fajtaacutek a be- eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesok eacutes az erősiacutető egyeacuteb jellemzői Egy erősiacutető fokozat frekvencia-aacutetviteleacutenek taacutergyalaacutesaacutenaacutel tisztaacutezoacutedott hogy csatoloacute- hidegiacutető- szereleacutesi- szoacutert- eacutes reacuteteg-kapacitaacutesok is befolyaacutesoljaacutek a műkoumldeacutest
Az erősiacutetők meacuteretezeacutese alapvetően munkapont beaacutelliacutetaacutest eacutes vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzők meghataacuterozaacutesaacutet jelentette A meacuteretezeacutest megkoumlnnyiacutetette az aktiacutev elem illetve a teljes erősiacutető neacutegypoacutelusos helyettesiacutető keacutepeacutenek a felrajzolaacutesa Mindezt kuumlloumln-kuumlloumln meg kellett vizsgaacutelni a bipolaacuteris eacutes az unipolaacuteris tranzisztorral feleacutepiacutetett erősiacutetőkneacutel Egy oumlsszefoglaloacute taacuteblaacutezatboacutel kideruumllt hogy a műszaki gyakorlatban igen sokfeacutele erősiacutető elnevezeacutessel talaacutelkozhatunk A meacuteretezeacutes gyakorlati megvaloacutesiacutetaacutesaacutet mintafeladatok eacutes meacutertezeacutesi feladat zaacuterta
A meacuteretezeacutes leacutepeacuteseinek elmeacuteleti tisztaacutezaacutesa majd veacutegrehajtaacutesa utaacuten elegendő informaacutecioacute gyűlhetett oumlssze az erősiacutető aacuteramkoumlroumlk megtervezeacuteseacutehez oumlsszeaacutelliacutetaacutesaacutehoz eacutes a gyakorlati alkalmazaacutesaihoz
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
23
TANULAacuteSIRAacuteNYIacuteTOacute
Az elektronikai aacuteramkoumlroumlk alapjait taacutergyaloacute teacutemakoumlrhoumlz tartozoacute ismeretek alkalmazaacutesaacutehoz az iacuterott szakmai szoumlveg megeacuterteacutese a kuumlloumlnboumlző keacuteszseacutegek fejleszteacutese szuumlkseacuteges
Az elsajaacutetiacutetott informaacutecioacutek gyakorlati alkalmazaacutesaacutehoz elengedhetetlen a gyakorlatias feladateacutertelmezeacutes moacutedszer kompetencia fejleszteacutese
A szakmai szoumlveg alapos tanulmaacutenyozaacutesa eacutes feldolgozaacutesa utaacuten ceacutelszerű az alaacutebbi gyakorloacute feladatok megoldaacutesa
1 feladat Egyszerű kapcsolaacutesi rajzok elkeacutesziacuteteacuteseacutevel mutassa be az erősiacutetők sztatikus eacutes dinamikus uumlzemmoacutedja koumlzoumltti kuumlloumlnbseacutegeket
2 feladat Rajzolja fel egy teacutervezeacuterleacutesű tranzisztor transzfer karakterisztikaacutejaacutet s jeloumlljoumln meg rajta egy M1 eacutes M2 munkapontot Az M1 munkapont a lineaacuteris az M2 munkapont a nemlineaacuteris műkoumldeacutesi tartomaacutenyban helyezkedjeacutek el
3 feladat Keacutesziacutetse el egy koumlzoumls emitteres erősiacutetőfokozat kapcsolaacutesi rajzaacutet eacutes hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet Az aacuteramkoumlrhoumlz alkalmazzon 4 db ellenaacutellaacutest 3 db kondenzaacutetort 1 db taacutepegyseacuteget vezeacuterlő generaacutetort eacutes terhelő ellenaacutellaacutest
4 feladat Keacutesziacutetse el egy source kapcsolaacutesuacute JFET-es erősiacutetőfokozat kapcsolaacutesi rajzaacutet eacutes admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet Az aacuteramkoumlrhoumlz alkalmazzon 3 db ellenaacutellaacutest 3 db kondenzaacutetort 1 db taacutepegyseacuteget vezeacuterlő generaacutetort eacutes terhelő ellenaacutellaacutest
5 feladat A 3 eacutes 4 feladathoz elkeacutesziacutetett kapcsolaacutesi rajzokon tuumlntesse fel az aktiacutev elemhez tartozoacute munkaponti feszuumlltseacutegeket eacutes aacuteramokat Iacuterja fel a munkaponti adatok kiszaacutemiacutetaacutesaacutera szolgaacuteloacute matematikai oumlsszefuumlggeacuteseket
6 feladat Iacuterja le az alaacutebbi elektronikai alapfogalmak jelenteacuteseacutet
- B osztaacutelyuacute munkapontbeaacutelliacutetaacutes - hibrid parameacuteteres egyenletrendszer - erősiacutető frekvenciamenete
7 feladat Sorolja fel az erősiacutető fokozatok vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőit Iacuterja fel a jellemzőkhoumlz tartozoacute matematikai oumlsszefuumlggeacuteseket
8 feladat Hataacuterozza meg dB-ben az alaacutebbi viszonyszaacutemban megadott erősiacuteteacutes eacuterteacutekeket
- Au = -150 - Ai = 365 - AP = 1450
9 feladat Hataacuterozza meg viszonyszaacutemban az alaacutebbi dB-ben megadott erősiacuteteacutes eacuterteacutekeket
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
24
- Au = 45 dB - Ai = 32 dB - AP = 70 dB
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
25
OumlNELLENŐRZŐ FELADATOK
1 feladat
Szaacutemiacutetaacutessal hataacuterozza meg az alaacutebbi koumlzoumls emitteres baacutezisaacuteram taacuteplaacutelaacutesuacute erősiacutető munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesait
19 aacutebra
Adatok
UT = 10 V IC0 = 25 mA UE0 = 2 V UCE0 = 3V B = 200 UBE0 = 06 V
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
26
Feladatok
a) Jeloumllje be a kapcsolaacutesi rajzon a munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok meghataacuterozaacutesaacutehoz szuumlkseacuteges egyenaacuteramokat eacutes egyenfeszuumlltseacutegeket
b) Hataacuterozza meg a munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok (RC RE RB) szaacutemszerű eacuterteacutekeacutet
RC =
RE =
RB=
2 feladat
Meacuteretezze az alaacutebbi Source kapcsolaacutesuacute erősiacutető fokozatot
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
27
20 aacutebra
Adatok
UT = 12 V Rt = 20 k RG = 1 M RD = 4 k y21s = 25 mS y22s = 25 S Ug = 50 mV Rg = 50 k
Feladatok
a) Keacutesziacutetse el a meacuteretezeacutes előtt aacutelloacute aacuteramkoumlr admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
28
b) Hataacuterozza meg dB-ben az erősiacutető feszuumlltseacutegerősiacuteteacuteseacutet terhelő ellenaacutellaacutes neacutelkuumll eacutes terheleacutessel
Au=
au=
Aut=
aut=
c) Szaacutemiacutetsa ki az erősiacutető fokozat bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesaacutet
Rbe=
Rki=
d) Hataacuterozza meg a terhelt erősiacutető fokozat kimeneteacuten megjelenő feszuumlltseacuteg eacuterteacutekeacutet
Ukit=
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
29
3 feladat
Meacuteretezze egy RC csatolaacutesuacute erősiacutető alapkapcsolaacutes csatoloacute kondenzaacutetorait
Adatok
rbe= 1 M bemeneti ellenaacutellaacutes rki= 4 k kimeneti ellenaacutellaacutes Rg= 10 k vezeacuterlő generaacutetor belső ellenaacutellaacutesa Rt= 20 k terhelő ellenaacutellaacutes fa1= 10Hz a bemeneti koumlr alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja fa2= 40 Hz a kimeneti koumlr alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja
Feladatok
a) Keacutesziacutetse el az erősiacutető bemeneteacutehez tartozoacute helyettesiacutető aacuteramkoumlrt eacutes az alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a bemeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesaacutet
Cbe=
b) Keacutesziacutetse el az erősiacutető kimeneteacutehez tartozoacute helyettesiacutető aacuteramkoumlrt eacutes az alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a kimeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesaacutet
Cki=
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
30
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
31
MEGOLDAacuteSOK
1 feladat
a) A munkaponti egyenaacuteramok eacutes egyenfeszuumlltseacutegek feltuumlnteteacutese a kapcsolaacutesi rajzon
21 aacutebra
b) A munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok szaacutemszerűsiacutetett meghataacuterozaacutesa
Az ellenaacutellaacutesok kiszaacutemiacutetaacutesaacutehoz a kapcsolaacutesi rajz segiacutetseacutegeacutevel az Ohm- eacutes a Kirchhoff-toumlrveacutenyek alkalmazaacutesaacuteval lehet eljutni
0CEUUUU00
EC RRT
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
32
V2U 00 ER U
E
V5V3V2V10UUUU 0CE00
EC RTR
Ω200mA25
V5
I
UR
0CC
0 CR
μA125200
mA25
B
II 0C
0B
mA12552μA251mA52III 0B0C0E
Ω80mA12525
V2
I
UR
0E
0EE
V47V2V60V10UUUUUU 000R EBETBTB
Ω60μA125
V47
I
UR
0
R B
BB
2 feladat
a) Az erősiacutető fokozat helyettesiacutető keacutepe
22 aacutebra
b) A feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes terheleacutes neacutelkuumll eacutes terheleacutessel
099k 633mS 52 k 4mS 5020
1mS 52
uA
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
33
dBAa uu 1719099lg 20lg 20
697k 083mS 52 k 20k 4mS 5020
1mS 52
utA
dBAa uut 7217697lg 20lg 20
c) Az erősiacutető bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesa a helyettesiacutető keacutep alapjaacuten
M 1 Gbe Rr
k 633k 4mS 0025
1=
1
22D
ski R
yr
d) A terhelt erősiacutető kimeneti feszuumlltseacutege
mV 334 099mV4762= utbekit Auu
mV6247k 50M 1
M 1mV 50
gG
Ggbe RR
Ruu
3 feladat
a) Az erősiacutető bemeneti aacuteramkoumlre eacutes a bemeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesa
23 aacutebra
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
34
gbeC RrXbe
beaC Cf
Xbe
12
1
nFHzRrf
Cgbea
be 71510101102
1
2
146
1
a) Az erősiacutető kimeneti aacuteramkoumlre eacutes a kimeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesa
24 aacutebra
tkiC RrXki
kiaC Cf
Xki
22
1
nFHzRrf
Ctkia
ki 81651020104402
1
2
133
2
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
35
IRODALOMJEGYZEacuteK
FELHASZNAacuteLT IRODALOM Kovaacutecs Csongor Elektronikus aacuteramkoumlroumlk tankoumlnyv Generaacutel Press Kiadoacute 2005
Gergely Istvaacuten Elektrotechnika General Press Kiadoacute 2009
Zombori Beacutela Elektronika Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
Zombori Beacutela Elektronikai feladatgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2008
Koacuteroacutedi Daacutevid ndash Toacuteth S Roacutebert Villamossaacutegtani alapismeretek NSZFI Tankoumlnyvkiadoacute 2005
Horvaacuteth Ernő Elektronika feladatgyűjtemeacuteny I Terra Print Kiadoacute 1994
Szűcs Laacuteszloacuteneacute Elektronikai peacuteldataacuter Lexika Tankoumlnyvkiadoacute 1997
AJAacuteNLOTT IRODALOM U TietzendashCh Scenk Analoacuteg eacutes digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Műszaki Koumlnyvkiadoacute Budapest 1990
Mihaacutely Laacuteszloacute Elektronikai tesztgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
MUNKAANYAG
A(z) 0917-06 modul 038-as szakmai tankoumlnyvi tartalomeleme
felhasznaacutelhatoacute az alaacutebbi szakkeacutepesiacuteteacutesekhez
A szakkeacutepesiacuteteacutes OKJ azonosiacutetoacute szaacutema A szakkeacutepesiacuteteacutes megnevezeacutese
54 523 01 0000 00 00 Elektronikai technikus
A szakmai tankoumlnyvi tartalomelem feldolgozaacutesaacutehoz ajaacutenlott oacuteraszaacutem
10 oacutera
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
5
UBE = UBEo+Uvezeacuterlő
A legjobb kivezeacuterelhetőseacuteg uacutegy eacuterhető el ha A osztaacutelyuacute munkapont beaacutelliacutetaacutest alkalmazunk s az MA munkapontot a jelleggoumlrbe lineaacuteris tartomaacutenyaacutenak koumlzepeacutere vaacutelasztjuk Ekkor is hataacutert szab a maximaacutelisan megengedett kollektor aacuteram (ICmax)
2 Dinamikus uumlzemmoacuted
Dinamikus uumlzemmoacutedban a bemeneti vezeacuterleacutes hataacutesaacutera az aktiacutev eszkoumlz kimeneti feszuumlltseacutege koumlveti a bemeneti jel vaacuteltozaacutesaacutet Ilyenkor az aktiacutev elem kimeneti koumlreacuteben egy munkaellenaacutellaacutes talaacutelhatoacute
A 4 aacutebraacuten egy bipolaacuteris tranzisztor dinamikus vezeacuterleacuteseacutehez oumlsszeaacutelliacutetott aacuteramkoumlr elvi kapcsolaacutesa eacutes a kimeneti karakterisztika munkaegyenese tanulmaacutenyozhatoacute
4 aacutebra Bipolaacuteris tranzisztor vezeacuterleacutese dinamikus uumlzemmoacutedban
Munkaegyenes az aktiacutev elem kimeneti karakterisztikaacutejaacuten a kimeneti koumlrben meacuterhető feszuumlltseacuteg eacutes a kimeneti aacuteram koumlzoumltti lineaacuteris kapcsolat grafikus megjeleniacuteteacuteseacutet szimbolizaacuteloacute egyenes Bipolaacuteris tranzisztornaacutel a kiinduloacute egyenlet
UT = IC RC + UCE
A munkaegyenes meredekseacutegeacutet kizaacuteroacutelag a kimeneti koumlrben elhelyezett ellenaacutellaacutes vagy ellenaacutellaacutesok eacuterteacuteke befolyaacutesolja
A munkaegyenesen bejeloumllt 1-es eacutes 2-es pontok koumlzoumltt talaacutelhatoacute a tranzisztor normaacutel műkoumldeacutesi tartomaacutenya
Munkaellenaacutellaacutes dinamikus uumlzemmoacutedban az aktiacutev elem kimeneti koumlreacuteben elhelyezett ellenaacutellaacutes vagy ellenaacutellaacutesok melynek hataacutesaacutera vezeacuterleacuteskor a kimeneti feszuumlltseacuteg vaacuteltozik
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
6
Munkapontbeaacutelliacutetaacutes a műszaki gyakorlatban az erősiacutetőfokozatok uumlzemi műkoumldeacuteseacutenek felteacutetelekeacutent az aktiacutev elem bemeneti eacutes kimeneti kapcsaira előiacutert eacuterteacutekű egyenfeszuumlltseacutegek beaacutelliacutetaacutesa
Optimaacutelis munkapontbeaacutelliacutetaacutes egyetlen taacutepegyseacuteggel eacutes kuumlloumlnboumlző helyekre kapcsolt ellenaacutellaacutesokkal egyenfeszuumlltseacutegek biztosiacutetaacutesa Termeacuteszetesen az ellenaacutellaacutesok az erősiacutetők jellemzőit is befolyaacutesoljaacutek
Az 5 eacutes 6 aacutebraacuten egy NPN tiacutepusuacute bipolaacuteris tranzisztor eacutes egy N csatornaacutes jFET tranzisztornaacutel alkalmazott munkapontbeaacutelliacutetaacutesi megoldaacutesokat laacutethatunk
5 aacutebra Bipolaacuteris tranzisztor munkapontjaacutenak beaacutelliacutetaacutesa
A bipolaacuteris tranzisztoros kapcsolaacutesi rajzokon a munkaponti adatok a koumlvetkezők UBEo UCEo IBo ICo IEo A munkaponti adatok koumlzuumll az UBEo eacuterteacuteke germaacutenium alapanyag eseteacuten 02-03V sziliacutecium tranzisztoroknaacutel 06-07 V
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
7
6 aacutebra Teacutervezeacuterleacutesű tranzisztor munkapontjaacutenak beaacutelliacutetaacutesa
A teacutervezeacuterleacutesű tranzisztoros kapcsolaacutesi rajzokon a munkaponti adatok a koumlvetkezők UGSo UDSo IDo
A P csatornaacutes bipolaacuteris tranzisztornaacutel eacutes a MOSFET tiacutepusuacute tranzisztoroknaacutel a munkapontbeaacutelliacutetaacutes hasonloacute elveken alapszik
A munkapont-beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok meacuteretezeacutese a munkaponti adatok ismereteacuteben az Ohm- eacutes Kirchhoff toumlrveacutenyek segiacutetseacutegeacutevel toumlrteacutenik Neacutezzuumlnk neacutehaacuteny egyszerű meacuteretezeacutesi mintapeacuteldaacutet
1 mintapeacutelda
Meacuteretezzuumlk az 5 aacutebraacuten laacutethatoacute baacutezis-ellenaacutellaacutesos koumlzoumls emitteres erősiacutető munkapont-beaacutelliacutetoacute elemeit (RC RE RB)
Munkaponti adatok
UT = 15 V UBE0 = 06 V IC0 = 6 mA IB0 = 50 μA UCE0 = 52 V URE = 2 V
Megoldaacutes
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
8
A kapcsolaacutesi rajz segiacutetseacutegeacutevel az Ohm- eacutes a Kirchhoff-toumlrveacutenyek alkalmazaacutesaacuteval feliacuterjuk a meghataacuterozandoacute ellenaacutellaacutesokon eső egyenfeszuumlltseacuteget eacutes elosztjuk az ellenaacutellaacutesokon aacutetfolyoacute egyenaacuterammal
k 136
22515
0
mA
VVV
I
UUUR
C
RECEOTC
k 250 50
V 2V 06V 15
0
0
AI
UUUR
B
REBETB
330 506
V 2
00
AmAII
RUR
BC
EE
(Amennyiben a kiszaacutemiacutetott ellenaacutellaacutes eacuterteacutekekhez a műszaki gyakorlatban nem tartoznak ellenaacutellaacutesok akkor az elmeacuteleti eredmeacutenyekhez legkoumlzelebb eső szabvaacutenyos eacuterteacutekű ellenaacutellaacutesokat kell vaacutelasztani)
2 mintafeladat
Meacuteretezzuumlk a 6 aacutebraacuten laacutethatoacute source-ellenaacutellaacutesos source kapcsolaacutesuacute jFET-es erősiacutető munkapont-beaacutelliacutetoacute elemeit (RS RD)
Munkaponti adatok
UT = 15 V ID0 = 1 mA UGS0 = -25 V UDS0 = 65 V A kapcsolaacutesban feltuumlntetett R1 ellenaacutellaacutes a munkapont beaacutelliacutetaacutesban nem jaacutetszik szerepet
Megoldaacutes
A kapcsolaacutesi rajz segiacutetseacutegeacutevel itt is az Ohm- eacutes a Kirchhoff-toumlrveacutenyek alkalmazaacutesa toumlrteacutenik
k 52mA 1
V 25
0
0 D
GSS I
UR
Magyaraacutezat vezeacuterleacutes neacutelkuumll az R1 ellenaacutellaacuteson nem folyik aacuteram iacutegy nem esik rajta feszuumlltseacuteg ezeacutert az RS ellenaacutellaacuteson a hurok toumlrveacuteny szerint 25 V feszuumlltseacutegnek kell esnie
kmA
V
I
UR
D
RD
D 61
6
0
Magyaraacutezat a kimeneti oldalra feliacutert huroktoumlrveacuteny segiacutetseacutegeacutevel kifejezhető az RD ellenaacutellaacutesra jutoacute egyenfeszuumlltseacuteg
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
9
VVVVUUUU
UUUU
SD
SD
RDSTR
DSRRT
65256150
0
ERŐSIacuteTŐK AKTIacuteV ALAPELEMEINEK HELYETTESIacuteTŐ KEacutePEI Az erősiacutetők aktiacutev diszkreacutet elemeinek tekintjuumlk a bipolaacuteris eacutes az unipolaacuteris tranzisztorokat Mindkeacutet aktiacutev elem 3 kivezeteacutessel rendelkezik de erősiacutető alapkapcsolaacutesokban az egyik elektroacutedaacutet a bemenet-kimenet szempontjaacuteboacutel koumlzoumlsnek tekintjuumlk s iacutegy a tranzisztorok aktiacutev lineaacuteris neacutegypoacuteluskeacutent kezelhetők Az ilyen tiacutepusuacute neacutegypoacutelusokhoz az elektronikai meacuteretezeacutes helyettesiacutető keacutepeket rendel
Helyettesiacutető keacutep az elektronikai eszkoumlz jellemzeacuteseacutet segiacutető elektronikai szaacutemiacutetaacutesok szempontjaacuteboacutel egyeneacuterteacutekű hagyomaacutenyos alapelemekből feleacutepiacutetett aacuteramkoumlr Az ilyen kapcsolaacutes elektronikai szempontboacutel ugyanuacutegy viselkedik mint az eredeti elektronikai eszkoumlz Az erősiacutetőelemek helyettesiacutető keacutepe feszuumlltseacuteg- eacutesvagy aacuteramgeneraacutetorokboacutel valamint passziacutev elemekből feleacutepiacutetett lineaacuteris neacutegypoacutelus A helyettesiacutető keacutepek alkalmazaacutesa szemleacuteletesseacute eacutes aacutetlaacutethatoacutebbaacute teszi az erősiacutetők műkoumldeacuteseacutet meacuteretezeacuteseacutet
Az aktiacutev elemek neacutegypoacutelusos helyettesiacutető keacutepeineacutel a hibrid (h) az inverz hibrid (d) vagy az admittancia (y) parameacutetereket alkalmazzaacutek
Hibrid (vegyes h) parameacuteterű egyenletrendszer
2221212
2121111
uhihi
uhihu
Inverz hibrid (fordiacutetott vegyes d) parameacuteterű egyenletrendszer
i d u d i
u d u d i1 11 1 12 2
2 21 1 22 2
Admittancia (vezetőkeacutepesseacuteg y) parameacuteteres egyenletrendszer
i y u y u
i y u y u1 11 1 12 2
2 21 1 22 2
1 Bipolaacuteris tranzisztorok helyettesiacutető keacutepe
Kisfrekvenciaacutes műkoumldteteacutesneacutel a bipolaacuteris tranzisztorokhoz leggyakrabban a hibrid (h) parameacutetereket hasznaacuteljaacutek
Nagyfrekvenciaacuten az admittancia (y) parameacutetereket alkalmazzaacutek
A 7 eacutes 8 aacutebraacuten az NPN tiacutepusuacute bipolaacuteris tranzisztorok helyettesiacutető keacutepei laacutethatoacutek
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
10
7 aacutebra Bipolaacuteris tranzisztor kisfrekvenciaacutes hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
8 aacutebra Bipolaacuteris tranzisztor nagyfrekvenciaacutes admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
A bipolaacuteris tranzisztoroknaacutel megfigyelhető hogy 1 db aacuteramgeneraacutetorral eacutes 2 db ellenaacutellaacutessal megalkothatoacute a helyettesiacutető keacutep Termeacuteszetesen a PNP tranzisztorokhoz illetve azok koumlzoumls kollektoruacute eacutes koumlzoumls baacutezisuacute alkalmazaacutesaihoz hasonloacute elvű helyettesiacutető keacutepek keacutesziacutethetők
1 Unipolaacuteris tranzisztorok helyettesiacutető keacutepei
A teacutervezeacuterleacutesű tranzisztorokhoz meacutereacutestechnikai szempontok szerint az admittancia (y) vagy az inverz hibrid (d) parameacutetereket alkalmazzaacutek
A 9 eacutes 10 aacutebraacuten N csatornaacutes source kapcsolaacutesuacute jFET tranzisztorok helyettesiacutető keacutepei tanulmaacutenyozhatoacutek
9 aacutebra jFET tranzisztor admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
11
10 aacutebra jFET tranzisztor inverz hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
Az unipolaacuteris tranzisztorok helyettesiacutető keacutepein megfigyelhető hogy a bemeneti aacuteramuk elhanyagolhatoacute iacutegy bemenetuumlk szakadaacutesnak tekinthető A helyettesiacutető keacutep 1db feszuumlltseacuteg- vagy aacuteramgeneraacutetorboacutel 1 db ellenaacutellaacutesboacutel eacutes egy db szakadaacutes jelkeacutepből oumlsszerakhatoacute
Termeacuteszetesen a P csatornaacutes jFET-ekhez vagy a MOSFET-ekhez illetve azok drain eacutes gate kapcsolaacutesaihoz hasonloacute elvű helyettesiacutető keacutepek keacutesziacutethetők
Az eddigiekben koumlrbejaacutertuk a bipolaacuteris eacutes az unipolaacuteris tranzisztorok neacutegypoacutelusos helyettesiacutető keacutepeit Az elsajaacutetiacutetott ismeretek birtokaacuteban elkeacutesziacutethető baacutermely erősiacutető alapkapcsolaacutes vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute helyettesiacutető keacutepe Gyakorlati peacuteldakeacutent a 11 aacutebraacuten vizsgaacuteljuk meg egy koumlzoumls emitteres baacutezisosztoacutes alapkapcsolaacutes hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet
11 aacutebra Koumlzoumls emitteres alapkapcsolaacutes eacutes hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
A 11 aacutebra NPN tranzisztoros emitter kapcsolaacutesuacute erősiacutetőjeacutet feszuumlltseacuteggeneraacutetor (ug Rg) vezeacuterli s a kimeneteacutet terhelő ellenaacutellaacutes (Rt) zaacuterja Az aacutebraacuten elkuumlloumlniacutetve felismerhető a tranzisztor hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe A baacutezisosztoacute (R1 R2) eacutes a munkaellenaacutellaacutes (Rc) elhelyezkedeacuteseacutet a helyettesiacutető keacutepen magyaraacutezza hogy az UT feszuumlltseacutegű taacutepegyseacuteg vaacuteltakozoacute aacuteram szempontjaacuteboacutel roumlvidzaacuternak tekinthető A kondenzaacutetorok (Cbe Cki CE) vaacuteltakozoacute aacuteramon a helyettesiacutető keacutepen szinteacuten roumlvidzaacuterkeacutent szerepelnek Az emitter kondenzaacutetor a helyettesiacuteteacutesneacutel az emitter ellenaacutellaacutet is roumlvidre zaacuterja
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
12
Termeacuteszetesen hasonloacutean helyettesiacutethető a toumlbbi bipolaacuteris tranzisztoros alapkapcsolaacutes s ugyanilyen moacutedszerrel megalkothatoacutek a teacutervezeacuterleacutesű tranzisztoros alapkapcsolaacutesok helyettesiacutető keacutepei
Az erősiacutetők vaacuteltakozoacute aacuteramuacute jellemzőit a kapcsolaacutesi rajzuk eacutes helyettesiacutető keacutepeik segiacutetseacutegeacutevel lehet legszemleacuteletesebben eacutertelmezni
ERŐSIacuteTŐK JELLEMZŐI Erősiacutető elektronikus aacuteramkoumlr aktiacutev neacutegypoacutelus amely a bemeneteacutere vezetett elektromos jelből a kimeneteacuten megegyező hullaacutemformaacutejuacute de tetszőlegesen nagyobb eacuterteacutekű elektromos jelet szolgaacuteltat A kapcsolaacuteshoz alkalmazott taacutepegyseacuteg energiaacuteja fedezi a nagyobb eacuterteacutekű jel teljesiacutetmeacutenynoumlvekedeacuteseacutet
Erősiacuteteacutes vezeacuterelt teljesiacutetmeacuteny-aacutetalakiacutetaacutes
A 12 aacutebraacuten egy erősiacutető aacuteltalaacutenos toumlmbvaacutezlatos jeloumlleacutese laacutethatoacute Az erősiacutető bemeneteacuten egy ug feszuumlltseacutegű Rg belső ellenaacutellaacutesuacute generaacutetor biztosiacutetja az ube bemeneti feszuumlltseacuteget eacutes ibe bemeneti aacuteramot A kimeneten Rt terhelő ellenaacutellaacuteson joumln leacutetre az uki kimeneti feszuumlltseacuteg eacutes az iki kimeneti aacuteram
12 aacutebra Erősiacutető toumlmbvaacutezlatos jeloumlleacutese
A toumlmbvaacutezlatos jeloumlleacutesen feltuumlntetett haacuteromszoumlg jelkeacutepezi az erősiacuteteacutes iraacutenyaacutet Az erősiacuteteacutesek megvaloacutesiacutetaacutesaacutehoz aktiacutev elem(ek) (bipolaacuteris eacutesvagy unipolaacuteris tranzisztorok) szuumlkseacutegesek Az erősiacutető kapcsolaacutesokban a munkapont beaacutelliacutetaacutesaacutera ellenaacutellaacutesok kellenek melyek befolyaacutesoljaacutek az erősiacutető jellemzőit is A gyakorlati aacuteramkoumlroumlkben a megfelelő műkoumldeacutest kondenzaacutetorok is biztosiacutetjaacutek
Az erősiacutetőket kuumlloumlnboumlző szempontok szerint osztaacutelyozhatjuk A kuumlloumlnboumlző erősiacutetőfajtaacutekat s azok roumlvid ismertetőjeacutet - a teljesseacuteg igeacutenye neacutelkuumll - a 13 aacutebra tartalmazza
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
13
13 aacutebra Az erősiacutetők csoportosiacutetaacutesa
Az erősiacutetők legfontosabb jellemzői az alaacutebbi csoportokba sorolhatoacutek
- Erősiacuteteacutesek - Bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutes - Egyeacuteb erősiacutető jellemzők
1 Erősiacuteteacutesek
Az erősiacutető kapcsolaacutesoknaacutel eacutertelmezett erősiacuteteacutesek feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes aacuteramerősiacuteteacutes teljesiacutetmeacutenyerősiacuteteacutes Az erősiacuteteacutesek kifejezhetők viszonyszaacutemban eacutes logaritmikusan decibel-ben is Az alaacutebbi oumlsszefuumlggeacuteseket elsősorban a meacutereacuteses meghataacuterozaacutesokhoz alkalmazzaacutek
Feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes nagysaacutega a kimeneti eacutes a bemeneti feszuumlltseacuteg csuacutecseacuterteacutekeacutenek vagy effektiacutev eacuterteacutekeacutenek haacutenyadosa
effbe
effki
csuacutecsbe
csuacutecskiu U
U
U
UA
dBAa uu lg 20
Aacuteramerősiacuteteacutes nagysaacutega a kimeneti eacutes a bemeneti aacuteram csuacutecseacuterteacutekeacutenek vagy effektiacutev eacuterteacutekeacutenek haacutenyadosa
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
14
effbe
effki
csuacutecsbe
csuacutecskii I
I
I
IA
dBAa ii lg 20
Teljesiacutetmeacutenyerősiacuteteacutes nagysaacutega a kimeneti eacutes a bemeneti teljesiacutetmeacuteny csuacutecseacuterteacutekeacutenek vagy effektiacutev eacuterteacutekeacutenek haacutenyadosa
iueffbe
effki
csuacutecsbe
csuacutecskip AA
P
P
P
PA
dBAa pp lg 10
Szinuszos vezeacuterleacutes eseteacuten a csuacutecseacuterteacutek eacutes az effektiacutev eacuterteacutek koumlzoumltti kapcsolat
2
csuacutecseacuterteacutekeacuterteacutekeffektiacutev
Fontos az erősiacuteteacutesek a valoacutesaacutegban preciacutezen csak komplex szaacutemokkal eacutertelmezhetők mert bemeneti eacutes kimeneti jelei ritkaacuten azonos faacutezisuacuteak A fenti oumlsszefuumlggeacutesek a faacutezisszoumlget nem veszik figyelembe
2 Bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutes
Az erősiacutetők bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesait az Ohm toumlrveacuteny alkalmazaacutesaacuteval iacuterhatjuk fel Az oumlsszefuumlggeacutesekben a csuacutecseacuterteacutekekkel vagy az effektiacutev eacuterteacutekekkel szaacutemolunk Az alaacutebbi keacutepleteket elsősorban a meacutereacuteses meghataacuterozaacutesnaacutel alkalmazzaacutek
Bemeneti ellenaacutellaacutes nagysaacutegaacutet az erősiacutető bemeneti feszuumlltseacutegeacutenek (Ube) eacutes bemeneti aacuteramaacutenak (Ibe) haacutenyadosa hataacuterozza meg
effbe
effbe
csuacutecsbe
csuacutecsbebe I
U
I
Ur
Kimeneti ellenaacutellaacutes nagysaacutegaacutet az erősiacutető terheleacutes neacutelkuumlli uumlresjaacuterati kimeneti feszuumlltseacutegeacutenek (Ukiuuml) eacutes kimeneti roumlvidzaacuteraacutesi aacuteramaacutenak (Ikir) haacutenyadosa hataacuterozza meg
effrki
effuumlki
csuacutecsrki
csuacutecsuumlkiki I
U
I
Ur
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
15
14 aacutebra Az erősiacutető feleacutepiacuteteacutese a bemenet eacutes a kimenet szempontjaacuteboacutel
A 14 aacutebraacuten megfigyelhető hogy az erősiacutető bemeneti reacuteszeacutet a bemeneti ellenaacutellaacutes keacutepviseli amely terheli a vezeacuterlő generaacutetort Az erősiacutető kimeneti oldala generaacutetorkeacutent foghatoacute fel amelyet a terhelő ellenaacutellaacutes terhel
Elmeacuteleti meacuteretezeacutesekneacutel a pontos oumlsszefuumlggeacuteseket az erősiacutető teljes helyettesiacutető keacutepe alapjaacuten lehet feliacuterni
3 Egyeacuteb erősiacutető jellemzők
Az erősiacutetők gyakorlati alkalmazaacutesa egyeacuteb jellemzők ismereteacutet is megkoumlveteli Ezek koumlzuumll a legfontosabbak a koumlvetkezők frekvenciamenet hataacuterfrekvenciaacutek saacutevszeacutelesseacuteg zajteacutenyező torziacutetaacutesi teacutenyezők
Frekvenciamenet az erősiacutető frekvencia-aacutetviteleacutere jellemző diagram amely a feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes frekvenciafuumlggeacuteseacutet szemleacutelteti
Hataacuterfrekvenciaacutek (fa ff) azon keacutet frekvencia amelyekneacutel az erősiacutető feszuumlltseacutegerősiacuteteacutese a koumlzepes frekvenciaacuten (fk) meacutert erősiacuteteacutes 707 -a illetve az erősiacuteteacutes 3 dB-lel kisebb mint a koumlzepes frekvenciaacuten meacutert erősiacuteteacutes dB-ben A keacutet hataacuterfrekvencia fa alsoacute- ff felső hataacuterfrekvencia A műszaki gyakorlatban az erősiacutetők alsoacute hataacuterfrekvenciaacutejaacutet leginkaacutebb a laacutethatoacute csatoloacute kondenzaacutetorok kapacitaacutesai (Cbe Cki) okozzaacutek A 3 dB-es erősiacuteteacutescsoumlkkeneacutesből matematikailag az alaacutebbi oumlsszefuumlggeacutesek vezethetők le
gbeC RrXbe
gbea
be RrfC
2
1
tkiC RrXki
tkiaki Rrf
C
2
1
A felső hataacuterfrekvenciaacutet doumlntően a laacutethatatlan szoacutert- szereleacutesi- eacutes reacutetegkapacitaacutesok okozzaacutek
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
16
Saacutevszeacutelesseacuteg (B) az alsoacute- eacutes a felső hataacuterfrekvenciaacutek koumlzoumltti frekvenciatartomaacuteny
af ffB
A 15 aacutebra szemleacutelteti egy szeacutelessaacutevuacute erősiacutető frekvenciameneteacutet saacutevszeacutelesseacutegeacutet alsoacute- eacutes felső hataacuterfrekvenciaacutejaacutet
15 aacutebra Egy szeacutelessaacutevuacute erősiacutető frekvenciamenete
A 15 aacutebraacuten megfigyelhető egy gyakorlati szeacutelessaacutevuacute erősiacutető frekvenciafuumlggeacutese hataacuterfrekvenciaacutei koumlzepes frekvenciaacuteja eacutes saacutevszeacutelesseacutege
A műszaki gyakorlatban alkalmazott erősiacutetőkkel szemben elvaacuteraacutes hogy a műkoumldeacutesi tartomaacutenyban a bemeneti eacutes kimeneti jel alakja ne teacuterjen el egymaacutestoacutel A valoacutesaacutegban felleacutepő zajok zavarok torziacutetaacutesokat okoznak a felerősiacutetett jel alakjaacuteban
A tovaacutebbiakban megvizsgaacuteljuk a zajok eacutes torziacutetaacutesok erősiacutetőkre gyakorolt hataacutesait a zajok eacutes torziacutetaacutesok legfontosabb jellemzőit
Jel a hasznos informaacutecioacutet tartalmazoacute feszuumlltseacuteg vagy aacuteram meghataacuterozott időfuumlggveacuteny szerinti vaacuteltozaacutesa
Zaj zavaroacute jelek oumlsszesseacutege melynek időfuumlggveacutenye szabaacutelytalan s hasznos informaacutecioacutet nem tartalmaz
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
17
Az erősiacutetőkben keletkező zajokat doumlntő meacuterteacutekben a toumllteacuteshordozoacutek rendezetlen mozgaacutesa okozza Az ilyen zajok felleacutepnek az erősiacutető ohmos jellegű ellenaacutellaacutesaiban eacutes aktiacutev eszkoumlzeiben egyaraacutent Fajtaacutei
Termikus zaj a toumllteacuteshordozoacutek rendezetlen hőmozgaacutesa miatt felleacutepő zaj Eacuterteacutekeacutet aacutetlagos zajteljesiacutetmeacutenykeacutent zajfeszuumlltseacutegkeacutent vagy zajaacuteramkeacutent adjaacutek meg
Soumlreacutetzaj feacutelvezetőkben a toumllteacuteshordozoacutek PN aacutetmeneten toumlrteacutenő aacutethaladaacutesaacutenaacutel keletkezik Kisfrekvenciaacuten főleg a Zener dioacutedaacuteknaacutel jelentős
Villoacutedzaacutesi zaj (flicker-zaj) aktiacutev eacutes passziacutev aacuteramkoumlri elemeken a gyaacutertaacutestechnoloacutegia koumlvetkezteacuteben felleacutepő zaj Kisfrekvenciaacuten leginkaacutebb a MOSFET-ekneacutel veszeacutelyes
Jelzaj viszony a jelteljesiacutetmeacuteny eacutes a zajteljesiacutetmeacuteny haacutenyadosa dB-ben kifejezve Az erősiacutető zajossaacutegaacutenak egyik szaacutemszerű jellemzője (Angol roumlvidiacuteteacutessel SNR vagy SN rarr Signal to Noise Ratio)
dBlg10
dB
zaj
jel
zaj
jel
P
P
P
P
A keacutepletben Pjel rarr jelteljesiacutetmeacuteny Pzaj rarr zajteljesiacutetmeacuteny
Zajteacutenyező az erősiacutető bemeneteacutere eacutes kimeneteacutere vonatkoztatott jelzaj viszonyok haacutenyadosa dB-ben kifejezve
dB1
lg10lg10e
dB
bzaj
kizaj
p
kizaj
kijel
bezaj
bejel
P
P
A
P
P
P
P
F
A keacutepletben AP rarr az erősiacutető teljesiacutetmeacutenyerősiacuteteacutese
Zajszint a hangossaacuteg eacuterzeacutekeleacuteseacutehez tartozoacute jellemző amely a meacutert zajteljesiacutetmeacuteny eacutes a hallaacuteskuumlszoumlb hangintenzitaacutesaacutehoz tartozoacute zajteljesiacutetmeacuteny haacutenyadosa dB-ben kifejezve
dBlg100
dB
zaj
zaj
P
Pd
A keacutepletben viszonyiacutetaacutesi alapkeacutent a Pzaj0 rarr a hallaacuteskuumlszoumlb hangintenzitaacutesaacutehoz (1 kHz-neacutel 10-12 Wm2) tartozoacute zajteljesiacutetmeacuteny szerepel
Eacuterdekesseacuteg a zajszint emberi szervezetre gyakorolt hataacutesa a hangossaacuteg fuumlggveacutenyeacuteben a koumlvetkező
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
18
- 30 dB zajszint rarr pszicheacutes - 65 dB zajszint rarr vegetatiacutev - 90 dB zajszint rarr halloacuteszervi - 120 dB zajszint rarr faacutejdalomkuumlszoumlb - 120 -130 dB zajszint rarr maradandoacute hallaacuteskaacuterosodaacutes - 160 dB zajszint rarr dobhaacutertyarepedeacutes - 175 dB zajszint rarr halaacutelos koumlvetkezmeacutenyű
Torziacutetaacutes erősiacutetőkben felleacutepő jelenseacuteg melynek hataacutesaacutera a vezeacuterlő analoacuteg jel időfuumlggveacutenyeacutenek tulajdonsaacutegai a kimenetre eacuterve nem kiacutevaacutent moacutedon megvaacuteltoznak Maacuteskeacutent fogalmazva a jel spektrumaacuteban talaacutelhatoacute kuumlloumlnboumlző frekvenciaacutejuacute oumlsszetevők erősiacuteteacuteskor moacutedosulnak A torzulaacutesok meacuterteacutekeacutet a vezeacuterlő analoacuteg jel frekvenciaacuteja eacutes amplituacutedoacuteja befolyaacutesolja
Lineaacuteris torziacutetaacutesok az erősiacutető a kuumlloumlnboumlző frekvenciaacutejuacute jeleket nem egyforma meacuterteacutekben erősiacuteti (frekvenciatorziacutetaacutes) illetve moacutedosiacutetja a jel komponenseinek egymaacuteshoz viszonyiacutetott faacutezishelyzeteacutet (faacutezistorziacutetaacutes) A lineaacuteris torziacutetaacutesokat az erősiacutető frekvenciafuumlggő lineaacuteris karakterisztikaacutejuacute elemei (L C) okozzaacutek
Nemlineaacuteris torziacutetaacutesok az erősiacutető a kuumlloumlnboumlző amplituacutedoacutejuacute jeleket nem egyforma meacuterteacutekben erősiacuteti Az erősiacutető kimeneteacuten nem kiacutevaacutenatos jeloumlsszetevők jelennek meg Harmonikus torziacutetaacutes a kimeneten megjelenő jeloumlsszetevők frekvenciaacutei a bemeneti jeloumlsszetevők frekvenciaacutejaacutenak (alapharmonikus) egeacutesz szaacutemuacute toumlbbszoumlroumlsei (felharmonikusok) Modulaacutecioacutes torziacutetaacutes a kimeneten megjelenő jeloumlsszetevők frekvenciaacutei a bemeneti jeloumlsszetevők frekvenciaacuteinak oumlsszegei eacutes kuumlloumlnbseacutegei A nemlineaacuteris torziacutetaacutesokat az erősiacutető nemlineaacuteris karakterisztikaacutejuacute elemei (feacutelvezető eszkoumlzoumlk) okozzaacutek
Harmonikus torziacutetaacutesi teacutenyező az oumlsszegzett felharmonikusok effektiacutev eacuterteacutekeacutenek eacutes a teljes jel effektiacutev eacuterteacutekeacutenek az araacutenya -ban kifejezve
223
22
21
223
22
n
nh
UUUU
UUUk
U1rarr az alapharmonikus jel feszuumlltseacutegeacutenek effektiacutev eacuterteacuteke
U2 U3hellipUn rarr a felharmonikus jelek feszuumlltseacutegeinek effektiacutev eacuterteacuteke
4 Erősiacutetők meacuteretezeacutese
Az erősiacutető fokozatok meacuteretezeacutese a műszaki gyakorlatban leegyszerűsiacutetve 3 fő leacutepeacutesből aacutell A meacuteretezeacutes leacutepeacutesei
1 leacutepeacutes az aacuteramkoumlr feleacutepiacuteteacuteseacutenek megtervezeacutese az aacuteramkoumlr megrajzolaacutesa
2 leacutepeacutes munkapont beaacutelliacutetaacutes
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
19
3 leacutepeacutes vaacuteltakozoacute aacuteramuacute erősiacutető parameacuteterek meghataacuterozaacutesa
Az eddig taacutergyaltak alapjaacuten tegyuumlnk kiacuteseacuterletet egy kivaacutelasztott erősiacutető alapkapcsolaacutes meacuteretezeacuteseacutere
MEacuteRETEZEacuteSI FELADAT
Veacutegezzuumlk el a 16 aacutebraacuten laacutethatoacute source kapcsolaacutesuacute unipolaacuteris tranzisztoros erősiacutető meacuteretezeacuteseacutet
Munkaponti adatok UGS0 = -2 V UDS0 = 8 V ID0 = 14 mA jFET parameacuteterek y21 = 10 mS y22 = 25 microS Egyeacuteb adatok UT = 24 V RG = 200 kΩ Rt = 15 kΩ ug = 25 mV Rg = 25 kΩ Feladatok a) Hataacuterozzuk meg RS eacutes RD eacuterteacutekeacutet b) Hataacuterozzuk meg a fokozat bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesaacutet c) Hataacuterozzuk meg a terhelt erősiacutető feszuumlltseacutegerősiacuteteacuteseacutet d) Hataacuterozzuk meg a terhelt erősiacutető kimeneti feszuumlltseacutegeacutet e) Hataacuterozzuk meg Cki eacuterteacutekeacutet uacutegy hogy a kapcsolaacutes alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja fa =15 Hz legyen (A toumlbbi kapacitaacutes nem szoacutel bele az aacutetvitelbe)
16 aacutebra Source kapcsolaacutesuacute unipolaacuteris tranzisztoros erősiacutető
Megoldaacutes
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
20
a) Az aacuteramkoumlroumln bejeloumllt egyenfeszuumlltseacutegek eacutes egyenaacuteramok figyelembeveacuteteleacutevel az oumlsszefuumlggeacutesek feliacuteraacutesaacutehoz az elektrotechnika Ohm- eacutes Kirchhoff toumlrveacutenyeit alkalmazzuk (A kapcsolaacutes bemeneteacuten az IG gate aacuteram elhanyagolhatoacute)
SRGS UU 0
kI
UR
D
GSS 431
mA 41
V 2
0
0
kV
I
UUUR
D
RDSTD
S 10mA 41
2V 8V 24
0
0
b) Az erősiacutető bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesaacutet a kapcsolaacutes y parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacuteből lehet legegyszerűbben meghataacuterozni A helyettesiacutető keacutep a 17 aacutebraacuten laacutethatoacute
17 aacutebra A source kapcsolaacutesuacute erősiacutető y parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
Ha a bemenet felől illetve a kimenet felől betekintuumlnk a helyettesiacutető neacutegypoacutelusba koumlnnyedeacuten feliacuterhatjuk a bemeneti eacutes a kimeneti ellenaacutellaacutes oumlsszefuumlggeacuteseacutet majd behelyettesiacuteteacutes utaacuten meghataacuterozhatjuk az eacuterteacutekeket
kRr Gbe 200
kS
ky
Rr Dki 825
110
1
22
c) A feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes meghataacuterozaacutesaacutehoz egy roumlvid levezeteacutes utaacuten eljuthatunk
be
kiut u
uA
tD
sbeski RR
yuyu
2221
1
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
21
152)158(10)(21 kkmSRRyA tkiut
A veacutegeredmeacutenyből laacutethatoacute hogy az erősiacutető faacutezist fordiacutet
d) A kimeneti feszuumlltseacuteg meghataacuterozaacutesaacutehoz előszoumlr fel kell iacuterni a vezeacuterlő generaacutetorboacutel az erősiacutető bemeneteacutere jutoacute vaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteget majd a feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes segiacutetseacutegeacutevel kimeneti feszuumlltseacuteggeacute alakiacutetva hataacuterozhatjuk meg a pontos eacuterteacuteket
mVRR
Ruu
gG
Ggbe 2222
k 25k 002
k 002mV 25
VmVuAu beutkit 1612222152
e) A megadott parameacuteterek szerint az erősiacutető alsoacute hataacuterfrekvenciaacutejaacutet csak a Cki kimeneti kapacitaacutes okozza Az erősiacutető helyettesiacutető keacutepeacutenek kimeneti koumlreacuteben (ld 18 aacutebra) a hataacuterfrekvencia definiacutecioacutejaacuteboacutel adoacutedoacute egyenlőseacutegből a hataacuterfrekvencia kiszaacutemiacutetaacutesaacutehoz juthatunk
18 aacutebra Az erősiacutető kimeneti koumlreacutenek kisfrekvenciaacutes helyettesiacutető keacutepe
A feszuumlltseacutegosztaacutes toumlrveacutenyeacutet alkalmazva levezeteacutessel bizonyiacutethatoacute hogy a hataacuterfrekvenciaacuten bekoumlvetkező 3 dB-es erősiacuteteacutes szintcsoumlkkeneacutesneacutel a csatoloacute kondenzaacutetor reaktanciaacuteja eacuterteacutekre megegyezik a koumlruumlloumltte elhelyezkedő ellenaacutellaacutesok eredőjeacutevel
tkitDC RrRRy
Xki
22
1
kiaC Cf
Xki
2
1
nFHzRrf
Ctkia
ki 46210511080152
1
2
144
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
22
Oumlsszefoglalaacutes
Az esetfelveteacutes kapcsaacuten kideruumllt hogy leendő munkahelye a koumlzeljoumlvőben uacutej szakmai profilra fog aacutetaacutellni Az uacutej feladatok koumlzoumltt gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők tervezeacutese eacutes meacuteretezeacutese szerepel A munkaacuteba aacutellaacutes előtt egy speciaacutelis szakmai tanfolyamon vesz reacuteszt melynek beleacutepeacutesi felteacutetele a bipolaacuteris eacutes unipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett erősiacutetőfokozatok munkapontbeaacutelliacutetaacutesi megoldaacutesainak vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőinek az ismerete Jelen tananyagreacutesztől segiacutetseacuteget kaphatott a meacuteretezeacutesi alapok elsajaacutetiacutetaacutesaacutehoz felfrissiacuteteacuteseacutehez
Az informaacutecioacutefrissiacuteteacutes roumlvid bevezetővel kezdődoumltt melyben taacutejeacutekozoacutedhatott a szakmai informaacutecioacutetartalomra vonatkozoacute tudnivaloacutekroacutel
A gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők meacuteretezeacuteseacutehez szilaacuterd alapokat nyuacutejtott az erősiacutetők feleacutepiacuteteacuteseacutenek belső kapcsolatrendszereacutenek a megismereacutese Ehhez meg kellett vizsgaacutelni az elviekben leacutetező sztatikus műkoumldeacutesi uumlzemmoacutedot ahonnan egyenes uacutet vezetett az elektronikai gyakorlat dinamikus uumlzemmoacutedjaacutenak a tisztaacutezaacutesaacutehoz
Egy erősiacutető fokozat műkoumldteteacutese előtt biztosiacutetani kellett a munkapont beaacutelliacutetaacutest amely leacutenyegeacuteben az erősiacutető egyenaacuteramuacute meacuteretezeacuteseacutet jelentette Tisztaacutezoacutedtak a kuumlloumlnboumlző osztaacutelyokba sorolt munkapontbeaacutelliacutetaacutesi megoldaacutesok előnyei eacutes haacutetraacutenyai Kapcsolaacutesi rajzok bizonyiacutetottaacutek hogy a munkapontbeaacutelliacutetaacutes megvaloacutesiacutethatoacute egy taacutepegyseacuteg eacutes az aktiacutev elemhez csatlakozoacute kuumlloumlnboumlző eacuterteacutekű ellenaacutellaacutesok beiktataacutesaacuteval
Az aktiacutev elemelemek eacutes a kapcsoloacutedoacute ellenaacutellaacutesok meghataacuteroztaacutek az erősiacutetők vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőit Kuumlloumln kategoacuteriaacuteba keruumlltek az erősiacuteteacutes fajtaacutek a be- eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesok eacutes az erősiacutető egyeacuteb jellemzői Egy erősiacutető fokozat frekvencia-aacutetviteleacutenek taacutergyalaacutesaacutenaacutel tisztaacutezoacutedott hogy csatoloacute- hidegiacutető- szereleacutesi- szoacutert- eacutes reacuteteg-kapacitaacutesok is befolyaacutesoljaacutek a műkoumldeacutest
Az erősiacutetők meacuteretezeacutese alapvetően munkapont beaacutelliacutetaacutest eacutes vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzők meghataacuterozaacutesaacutet jelentette A meacuteretezeacutest megkoumlnnyiacutetette az aktiacutev elem illetve a teljes erősiacutető neacutegypoacutelusos helyettesiacutető keacutepeacutenek a felrajzolaacutesa Mindezt kuumlloumln-kuumlloumln meg kellett vizsgaacutelni a bipolaacuteris eacutes az unipolaacuteris tranzisztorral feleacutepiacutetett erősiacutetőkneacutel Egy oumlsszefoglaloacute taacuteblaacutezatboacutel kideruumllt hogy a műszaki gyakorlatban igen sokfeacutele erősiacutető elnevezeacutessel talaacutelkozhatunk A meacuteretezeacutes gyakorlati megvaloacutesiacutetaacutesaacutet mintafeladatok eacutes meacutertezeacutesi feladat zaacuterta
A meacuteretezeacutes leacutepeacuteseinek elmeacuteleti tisztaacutezaacutesa majd veacutegrehajtaacutesa utaacuten elegendő informaacutecioacute gyűlhetett oumlssze az erősiacutető aacuteramkoumlroumlk megtervezeacuteseacutehez oumlsszeaacutelliacutetaacutesaacutehoz eacutes a gyakorlati alkalmazaacutesaihoz
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
23
TANULAacuteSIRAacuteNYIacuteTOacute
Az elektronikai aacuteramkoumlroumlk alapjait taacutergyaloacute teacutemakoumlrhoumlz tartozoacute ismeretek alkalmazaacutesaacutehoz az iacuterott szakmai szoumlveg megeacuterteacutese a kuumlloumlnboumlző keacuteszseacutegek fejleszteacutese szuumlkseacuteges
Az elsajaacutetiacutetott informaacutecioacutek gyakorlati alkalmazaacutesaacutehoz elengedhetetlen a gyakorlatias feladateacutertelmezeacutes moacutedszer kompetencia fejleszteacutese
A szakmai szoumlveg alapos tanulmaacutenyozaacutesa eacutes feldolgozaacutesa utaacuten ceacutelszerű az alaacutebbi gyakorloacute feladatok megoldaacutesa
1 feladat Egyszerű kapcsolaacutesi rajzok elkeacutesziacuteteacuteseacutevel mutassa be az erősiacutetők sztatikus eacutes dinamikus uumlzemmoacutedja koumlzoumltti kuumlloumlnbseacutegeket
2 feladat Rajzolja fel egy teacutervezeacuterleacutesű tranzisztor transzfer karakterisztikaacutejaacutet s jeloumlljoumln meg rajta egy M1 eacutes M2 munkapontot Az M1 munkapont a lineaacuteris az M2 munkapont a nemlineaacuteris műkoumldeacutesi tartomaacutenyban helyezkedjeacutek el
3 feladat Keacutesziacutetse el egy koumlzoumls emitteres erősiacutetőfokozat kapcsolaacutesi rajzaacutet eacutes hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet Az aacuteramkoumlrhoumlz alkalmazzon 4 db ellenaacutellaacutest 3 db kondenzaacutetort 1 db taacutepegyseacuteget vezeacuterlő generaacutetort eacutes terhelő ellenaacutellaacutest
4 feladat Keacutesziacutetse el egy source kapcsolaacutesuacute JFET-es erősiacutetőfokozat kapcsolaacutesi rajzaacutet eacutes admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet Az aacuteramkoumlrhoumlz alkalmazzon 3 db ellenaacutellaacutest 3 db kondenzaacutetort 1 db taacutepegyseacuteget vezeacuterlő generaacutetort eacutes terhelő ellenaacutellaacutest
5 feladat A 3 eacutes 4 feladathoz elkeacutesziacutetett kapcsolaacutesi rajzokon tuumlntesse fel az aktiacutev elemhez tartozoacute munkaponti feszuumlltseacutegeket eacutes aacuteramokat Iacuterja fel a munkaponti adatok kiszaacutemiacutetaacutesaacutera szolgaacuteloacute matematikai oumlsszefuumlggeacuteseket
6 feladat Iacuterja le az alaacutebbi elektronikai alapfogalmak jelenteacuteseacutet
- B osztaacutelyuacute munkapontbeaacutelliacutetaacutes - hibrid parameacuteteres egyenletrendszer - erősiacutető frekvenciamenete
7 feladat Sorolja fel az erősiacutető fokozatok vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőit Iacuterja fel a jellemzőkhoumlz tartozoacute matematikai oumlsszefuumlggeacuteseket
8 feladat Hataacuterozza meg dB-ben az alaacutebbi viszonyszaacutemban megadott erősiacuteteacutes eacuterteacutekeket
- Au = -150 - Ai = 365 - AP = 1450
9 feladat Hataacuterozza meg viszonyszaacutemban az alaacutebbi dB-ben megadott erősiacuteteacutes eacuterteacutekeket
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
24
- Au = 45 dB - Ai = 32 dB - AP = 70 dB
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
25
OumlNELLENŐRZŐ FELADATOK
1 feladat
Szaacutemiacutetaacutessal hataacuterozza meg az alaacutebbi koumlzoumls emitteres baacutezisaacuteram taacuteplaacutelaacutesuacute erősiacutető munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesait
19 aacutebra
Adatok
UT = 10 V IC0 = 25 mA UE0 = 2 V UCE0 = 3V B = 200 UBE0 = 06 V
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
26
Feladatok
a) Jeloumllje be a kapcsolaacutesi rajzon a munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok meghataacuterozaacutesaacutehoz szuumlkseacuteges egyenaacuteramokat eacutes egyenfeszuumlltseacutegeket
b) Hataacuterozza meg a munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok (RC RE RB) szaacutemszerű eacuterteacutekeacutet
RC =
RE =
RB=
2 feladat
Meacuteretezze az alaacutebbi Source kapcsolaacutesuacute erősiacutető fokozatot
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
27
20 aacutebra
Adatok
UT = 12 V Rt = 20 k RG = 1 M RD = 4 k y21s = 25 mS y22s = 25 S Ug = 50 mV Rg = 50 k
Feladatok
a) Keacutesziacutetse el a meacuteretezeacutes előtt aacutelloacute aacuteramkoumlr admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
28
b) Hataacuterozza meg dB-ben az erősiacutető feszuumlltseacutegerősiacuteteacuteseacutet terhelő ellenaacutellaacutes neacutelkuumll eacutes terheleacutessel
Au=
au=
Aut=
aut=
c) Szaacutemiacutetsa ki az erősiacutető fokozat bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesaacutet
Rbe=
Rki=
d) Hataacuterozza meg a terhelt erősiacutető fokozat kimeneteacuten megjelenő feszuumlltseacuteg eacuterteacutekeacutet
Ukit=
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
29
3 feladat
Meacuteretezze egy RC csatolaacutesuacute erősiacutető alapkapcsolaacutes csatoloacute kondenzaacutetorait
Adatok
rbe= 1 M bemeneti ellenaacutellaacutes rki= 4 k kimeneti ellenaacutellaacutes Rg= 10 k vezeacuterlő generaacutetor belső ellenaacutellaacutesa Rt= 20 k terhelő ellenaacutellaacutes fa1= 10Hz a bemeneti koumlr alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja fa2= 40 Hz a kimeneti koumlr alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja
Feladatok
a) Keacutesziacutetse el az erősiacutető bemeneteacutehez tartozoacute helyettesiacutető aacuteramkoumlrt eacutes az alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a bemeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesaacutet
Cbe=
b) Keacutesziacutetse el az erősiacutető kimeneteacutehez tartozoacute helyettesiacutető aacuteramkoumlrt eacutes az alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a kimeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesaacutet
Cki=
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
30
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
31
MEGOLDAacuteSOK
1 feladat
a) A munkaponti egyenaacuteramok eacutes egyenfeszuumlltseacutegek feltuumlnteteacutese a kapcsolaacutesi rajzon
21 aacutebra
b) A munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok szaacutemszerűsiacutetett meghataacuterozaacutesa
Az ellenaacutellaacutesok kiszaacutemiacutetaacutesaacutehoz a kapcsolaacutesi rajz segiacutetseacutegeacutevel az Ohm- eacutes a Kirchhoff-toumlrveacutenyek alkalmazaacutesaacuteval lehet eljutni
0CEUUUU00
EC RRT
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
32
V2U 00 ER U
E
V5V3V2V10UUUU 0CE00
EC RTR
Ω200mA25
V5
I
UR
0CC
0 CR
μA125200
mA25
B
II 0C
0B
mA12552μA251mA52III 0B0C0E
Ω80mA12525
V2
I
UR
0E
0EE
V47V2V60V10UUUUUU 000R EBETBTB
Ω60μA125
V47
I
UR
0
R B
BB
2 feladat
a) Az erősiacutető fokozat helyettesiacutető keacutepe
22 aacutebra
b) A feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes terheleacutes neacutelkuumll eacutes terheleacutessel
099k 633mS 52 k 4mS 5020
1mS 52
uA
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
33
dBAa uu 1719099lg 20lg 20
697k 083mS 52 k 20k 4mS 5020
1mS 52
utA
dBAa uut 7217697lg 20lg 20
c) Az erősiacutető bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesa a helyettesiacutető keacutep alapjaacuten
M 1 Gbe Rr
k 633k 4mS 0025
1=
1
22D
ski R
yr
d) A terhelt erősiacutető kimeneti feszuumlltseacutege
mV 334 099mV4762= utbekit Auu
mV6247k 50M 1
M 1mV 50
gG
Ggbe RR
Ruu
3 feladat
a) Az erősiacutető bemeneti aacuteramkoumlre eacutes a bemeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesa
23 aacutebra
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
34
gbeC RrXbe
beaC Cf
Xbe
12
1
nFHzRrf
Cgbea
be 71510101102
1
2
146
1
a) Az erősiacutető kimeneti aacuteramkoumlre eacutes a kimeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesa
24 aacutebra
tkiC RrXki
kiaC Cf
Xki
22
1
nFHzRrf
Ctkia
ki 81651020104402
1
2
133
2
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
35
IRODALOMJEGYZEacuteK
FELHASZNAacuteLT IRODALOM Kovaacutecs Csongor Elektronikus aacuteramkoumlroumlk tankoumlnyv Generaacutel Press Kiadoacute 2005
Gergely Istvaacuten Elektrotechnika General Press Kiadoacute 2009
Zombori Beacutela Elektronika Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
Zombori Beacutela Elektronikai feladatgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2008
Koacuteroacutedi Daacutevid ndash Toacuteth S Roacutebert Villamossaacutegtani alapismeretek NSZFI Tankoumlnyvkiadoacute 2005
Horvaacuteth Ernő Elektronika feladatgyűjtemeacuteny I Terra Print Kiadoacute 1994
Szűcs Laacuteszloacuteneacute Elektronikai peacuteldataacuter Lexika Tankoumlnyvkiadoacute 1997
AJAacuteNLOTT IRODALOM U TietzendashCh Scenk Analoacuteg eacutes digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Műszaki Koumlnyvkiadoacute Budapest 1990
Mihaacutely Laacuteszloacute Elektronikai tesztgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
MUNKAANYAG
A(z) 0917-06 modul 038-as szakmai tankoumlnyvi tartalomeleme
felhasznaacutelhatoacute az alaacutebbi szakkeacutepesiacuteteacutesekhez
A szakkeacutepesiacuteteacutes OKJ azonosiacutetoacute szaacutema A szakkeacutepesiacuteteacutes megnevezeacutese
54 523 01 0000 00 00 Elektronikai technikus
A szakmai tankoumlnyvi tartalomelem feldolgozaacutesaacutehoz ajaacutenlott oacuteraszaacutem
10 oacutera
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
6
Munkapontbeaacutelliacutetaacutes a műszaki gyakorlatban az erősiacutetőfokozatok uumlzemi műkoumldeacuteseacutenek felteacutetelekeacutent az aktiacutev elem bemeneti eacutes kimeneti kapcsaira előiacutert eacuterteacutekű egyenfeszuumlltseacutegek beaacutelliacutetaacutesa
Optimaacutelis munkapontbeaacutelliacutetaacutes egyetlen taacutepegyseacuteggel eacutes kuumlloumlnboumlző helyekre kapcsolt ellenaacutellaacutesokkal egyenfeszuumlltseacutegek biztosiacutetaacutesa Termeacuteszetesen az ellenaacutellaacutesok az erősiacutetők jellemzőit is befolyaacutesoljaacutek
Az 5 eacutes 6 aacutebraacuten egy NPN tiacutepusuacute bipolaacuteris tranzisztor eacutes egy N csatornaacutes jFET tranzisztornaacutel alkalmazott munkapontbeaacutelliacutetaacutesi megoldaacutesokat laacutethatunk
5 aacutebra Bipolaacuteris tranzisztor munkapontjaacutenak beaacutelliacutetaacutesa
A bipolaacuteris tranzisztoros kapcsolaacutesi rajzokon a munkaponti adatok a koumlvetkezők UBEo UCEo IBo ICo IEo A munkaponti adatok koumlzuumll az UBEo eacuterteacuteke germaacutenium alapanyag eseteacuten 02-03V sziliacutecium tranzisztoroknaacutel 06-07 V
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
7
6 aacutebra Teacutervezeacuterleacutesű tranzisztor munkapontjaacutenak beaacutelliacutetaacutesa
A teacutervezeacuterleacutesű tranzisztoros kapcsolaacutesi rajzokon a munkaponti adatok a koumlvetkezők UGSo UDSo IDo
A P csatornaacutes bipolaacuteris tranzisztornaacutel eacutes a MOSFET tiacutepusuacute tranzisztoroknaacutel a munkapontbeaacutelliacutetaacutes hasonloacute elveken alapszik
A munkapont-beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok meacuteretezeacutese a munkaponti adatok ismereteacuteben az Ohm- eacutes Kirchhoff toumlrveacutenyek segiacutetseacutegeacutevel toumlrteacutenik Neacutezzuumlnk neacutehaacuteny egyszerű meacuteretezeacutesi mintapeacuteldaacutet
1 mintapeacutelda
Meacuteretezzuumlk az 5 aacutebraacuten laacutethatoacute baacutezis-ellenaacutellaacutesos koumlzoumls emitteres erősiacutető munkapont-beaacutelliacutetoacute elemeit (RC RE RB)
Munkaponti adatok
UT = 15 V UBE0 = 06 V IC0 = 6 mA IB0 = 50 μA UCE0 = 52 V URE = 2 V
Megoldaacutes
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
8
A kapcsolaacutesi rajz segiacutetseacutegeacutevel az Ohm- eacutes a Kirchhoff-toumlrveacutenyek alkalmazaacutesaacuteval feliacuterjuk a meghataacuterozandoacute ellenaacutellaacutesokon eső egyenfeszuumlltseacuteget eacutes elosztjuk az ellenaacutellaacutesokon aacutetfolyoacute egyenaacuterammal
k 136
22515
0
mA
VVV
I
UUUR
C
RECEOTC
k 250 50
V 2V 06V 15
0
0
AI
UUUR
B
REBETB
330 506
V 2
00
AmAII
RUR
BC
EE
(Amennyiben a kiszaacutemiacutetott ellenaacutellaacutes eacuterteacutekekhez a műszaki gyakorlatban nem tartoznak ellenaacutellaacutesok akkor az elmeacuteleti eredmeacutenyekhez legkoumlzelebb eső szabvaacutenyos eacuterteacutekű ellenaacutellaacutesokat kell vaacutelasztani)
2 mintafeladat
Meacuteretezzuumlk a 6 aacutebraacuten laacutethatoacute source-ellenaacutellaacutesos source kapcsolaacutesuacute jFET-es erősiacutető munkapont-beaacutelliacutetoacute elemeit (RS RD)
Munkaponti adatok
UT = 15 V ID0 = 1 mA UGS0 = -25 V UDS0 = 65 V A kapcsolaacutesban feltuumlntetett R1 ellenaacutellaacutes a munkapont beaacutelliacutetaacutesban nem jaacutetszik szerepet
Megoldaacutes
A kapcsolaacutesi rajz segiacutetseacutegeacutevel itt is az Ohm- eacutes a Kirchhoff-toumlrveacutenyek alkalmazaacutesa toumlrteacutenik
k 52mA 1
V 25
0
0 D
GSS I
UR
Magyaraacutezat vezeacuterleacutes neacutelkuumll az R1 ellenaacutellaacuteson nem folyik aacuteram iacutegy nem esik rajta feszuumlltseacuteg ezeacutert az RS ellenaacutellaacuteson a hurok toumlrveacuteny szerint 25 V feszuumlltseacutegnek kell esnie
kmA
V
I
UR
D
RD
D 61
6
0
Magyaraacutezat a kimeneti oldalra feliacutert huroktoumlrveacuteny segiacutetseacutegeacutevel kifejezhető az RD ellenaacutellaacutesra jutoacute egyenfeszuumlltseacuteg
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
9
VVVVUUUU
UUUU
SD
SD
RDSTR
DSRRT
65256150
0
ERŐSIacuteTŐK AKTIacuteV ALAPELEMEINEK HELYETTESIacuteTŐ KEacutePEI Az erősiacutetők aktiacutev diszkreacutet elemeinek tekintjuumlk a bipolaacuteris eacutes az unipolaacuteris tranzisztorokat Mindkeacutet aktiacutev elem 3 kivezeteacutessel rendelkezik de erősiacutető alapkapcsolaacutesokban az egyik elektroacutedaacutet a bemenet-kimenet szempontjaacuteboacutel koumlzoumlsnek tekintjuumlk s iacutegy a tranzisztorok aktiacutev lineaacuteris neacutegypoacuteluskeacutent kezelhetők Az ilyen tiacutepusuacute neacutegypoacutelusokhoz az elektronikai meacuteretezeacutes helyettesiacutető keacutepeket rendel
Helyettesiacutető keacutep az elektronikai eszkoumlz jellemzeacuteseacutet segiacutető elektronikai szaacutemiacutetaacutesok szempontjaacuteboacutel egyeneacuterteacutekű hagyomaacutenyos alapelemekből feleacutepiacutetett aacuteramkoumlr Az ilyen kapcsolaacutes elektronikai szempontboacutel ugyanuacutegy viselkedik mint az eredeti elektronikai eszkoumlz Az erősiacutetőelemek helyettesiacutető keacutepe feszuumlltseacuteg- eacutesvagy aacuteramgeneraacutetorokboacutel valamint passziacutev elemekből feleacutepiacutetett lineaacuteris neacutegypoacutelus A helyettesiacutető keacutepek alkalmazaacutesa szemleacuteletesseacute eacutes aacutetlaacutethatoacutebbaacute teszi az erősiacutetők műkoumldeacuteseacutet meacuteretezeacuteseacutet
Az aktiacutev elemek neacutegypoacutelusos helyettesiacutető keacutepeineacutel a hibrid (h) az inverz hibrid (d) vagy az admittancia (y) parameacutetereket alkalmazzaacutek
Hibrid (vegyes h) parameacuteterű egyenletrendszer
2221212
2121111
uhihi
uhihu
Inverz hibrid (fordiacutetott vegyes d) parameacuteterű egyenletrendszer
i d u d i
u d u d i1 11 1 12 2
2 21 1 22 2
Admittancia (vezetőkeacutepesseacuteg y) parameacuteteres egyenletrendszer
i y u y u
i y u y u1 11 1 12 2
2 21 1 22 2
1 Bipolaacuteris tranzisztorok helyettesiacutető keacutepe
Kisfrekvenciaacutes műkoumldteteacutesneacutel a bipolaacuteris tranzisztorokhoz leggyakrabban a hibrid (h) parameacutetereket hasznaacuteljaacutek
Nagyfrekvenciaacuten az admittancia (y) parameacutetereket alkalmazzaacutek
A 7 eacutes 8 aacutebraacuten az NPN tiacutepusuacute bipolaacuteris tranzisztorok helyettesiacutető keacutepei laacutethatoacutek
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
10
7 aacutebra Bipolaacuteris tranzisztor kisfrekvenciaacutes hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
8 aacutebra Bipolaacuteris tranzisztor nagyfrekvenciaacutes admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
A bipolaacuteris tranzisztoroknaacutel megfigyelhető hogy 1 db aacuteramgeneraacutetorral eacutes 2 db ellenaacutellaacutessal megalkothatoacute a helyettesiacutető keacutep Termeacuteszetesen a PNP tranzisztorokhoz illetve azok koumlzoumls kollektoruacute eacutes koumlzoumls baacutezisuacute alkalmazaacutesaihoz hasonloacute elvű helyettesiacutető keacutepek keacutesziacutethetők
1 Unipolaacuteris tranzisztorok helyettesiacutető keacutepei
A teacutervezeacuterleacutesű tranzisztorokhoz meacutereacutestechnikai szempontok szerint az admittancia (y) vagy az inverz hibrid (d) parameacutetereket alkalmazzaacutek
A 9 eacutes 10 aacutebraacuten N csatornaacutes source kapcsolaacutesuacute jFET tranzisztorok helyettesiacutető keacutepei tanulmaacutenyozhatoacutek
9 aacutebra jFET tranzisztor admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
11
10 aacutebra jFET tranzisztor inverz hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
Az unipolaacuteris tranzisztorok helyettesiacutető keacutepein megfigyelhető hogy a bemeneti aacuteramuk elhanyagolhatoacute iacutegy bemenetuumlk szakadaacutesnak tekinthető A helyettesiacutető keacutep 1db feszuumlltseacuteg- vagy aacuteramgeneraacutetorboacutel 1 db ellenaacutellaacutesboacutel eacutes egy db szakadaacutes jelkeacutepből oumlsszerakhatoacute
Termeacuteszetesen a P csatornaacutes jFET-ekhez vagy a MOSFET-ekhez illetve azok drain eacutes gate kapcsolaacutesaihoz hasonloacute elvű helyettesiacutető keacutepek keacutesziacutethetők
Az eddigiekben koumlrbejaacutertuk a bipolaacuteris eacutes az unipolaacuteris tranzisztorok neacutegypoacutelusos helyettesiacutető keacutepeit Az elsajaacutetiacutetott ismeretek birtokaacuteban elkeacutesziacutethető baacutermely erősiacutető alapkapcsolaacutes vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute helyettesiacutető keacutepe Gyakorlati peacuteldakeacutent a 11 aacutebraacuten vizsgaacuteljuk meg egy koumlzoumls emitteres baacutezisosztoacutes alapkapcsolaacutes hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet
11 aacutebra Koumlzoumls emitteres alapkapcsolaacutes eacutes hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
A 11 aacutebra NPN tranzisztoros emitter kapcsolaacutesuacute erősiacutetőjeacutet feszuumlltseacuteggeneraacutetor (ug Rg) vezeacuterli s a kimeneteacutet terhelő ellenaacutellaacutes (Rt) zaacuterja Az aacutebraacuten elkuumlloumlniacutetve felismerhető a tranzisztor hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe A baacutezisosztoacute (R1 R2) eacutes a munkaellenaacutellaacutes (Rc) elhelyezkedeacuteseacutet a helyettesiacutető keacutepen magyaraacutezza hogy az UT feszuumlltseacutegű taacutepegyseacuteg vaacuteltakozoacute aacuteram szempontjaacuteboacutel roumlvidzaacuternak tekinthető A kondenzaacutetorok (Cbe Cki CE) vaacuteltakozoacute aacuteramon a helyettesiacutető keacutepen szinteacuten roumlvidzaacuterkeacutent szerepelnek Az emitter kondenzaacutetor a helyettesiacuteteacutesneacutel az emitter ellenaacutellaacutet is roumlvidre zaacuterja
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
12
Termeacuteszetesen hasonloacutean helyettesiacutethető a toumlbbi bipolaacuteris tranzisztoros alapkapcsolaacutes s ugyanilyen moacutedszerrel megalkothatoacutek a teacutervezeacuterleacutesű tranzisztoros alapkapcsolaacutesok helyettesiacutető keacutepei
Az erősiacutetők vaacuteltakozoacute aacuteramuacute jellemzőit a kapcsolaacutesi rajzuk eacutes helyettesiacutető keacutepeik segiacutetseacutegeacutevel lehet legszemleacuteletesebben eacutertelmezni
ERŐSIacuteTŐK JELLEMZŐI Erősiacutető elektronikus aacuteramkoumlr aktiacutev neacutegypoacutelus amely a bemeneteacutere vezetett elektromos jelből a kimeneteacuten megegyező hullaacutemformaacutejuacute de tetszőlegesen nagyobb eacuterteacutekű elektromos jelet szolgaacuteltat A kapcsolaacuteshoz alkalmazott taacutepegyseacuteg energiaacuteja fedezi a nagyobb eacuterteacutekű jel teljesiacutetmeacutenynoumlvekedeacuteseacutet
Erősiacuteteacutes vezeacuterelt teljesiacutetmeacuteny-aacutetalakiacutetaacutes
A 12 aacutebraacuten egy erősiacutető aacuteltalaacutenos toumlmbvaacutezlatos jeloumlleacutese laacutethatoacute Az erősiacutető bemeneteacuten egy ug feszuumlltseacutegű Rg belső ellenaacutellaacutesuacute generaacutetor biztosiacutetja az ube bemeneti feszuumlltseacuteget eacutes ibe bemeneti aacuteramot A kimeneten Rt terhelő ellenaacutellaacuteson joumln leacutetre az uki kimeneti feszuumlltseacuteg eacutes az iki kimeneti aacuteram
12 aacutebra Erősiacutető toumlmbvaacutezlatos jeloumlleacutese
A toumlmbvaacutezlatos jeloumlleacutesen feltuumlntetett haacuteromszoumlg jelkeacutepezi az erősiacuteteacutes iraacutenyaacutet Az erősiacuteteacutesek megvaloacutesiacutetaacutesaacutehoz aktiacutev elem(ek) (bipolaacuteris eacutesvagy unipolaacuteris tranzisztorok) szuumlkseacutegesek Az erősiacutető kapcsolaacutesokban a munkapont beaacutelliacutetaacutesaacutera ellenaacutellaacutesok kellenek melyek befolyaacutesoljaacutek az erősiacutető jellemzőit is A gyakorlati aacuteramkoumlroumlkben a megfelelő műkoumldeacutest kondenzaacutetorok is biztosiacutetjaacutek
Az erősiacutetőket kuumlloumlnboumlző szempontok szerint osztaacutelyozhatjuk A kuumlloumlnboumlző erősiacutetőfajtaacutekat s azok roumlvid ismertetőjeacutet - a teljesseacuteg igeacutenye neacutelkuumll - a 13 aacutebra tartalmazza
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
13
13 aacutebra Az erősiacutetők csoportosiacutetaacutesa
Az erősiacutetők legfontosabb jellemzői az alaacutebbi csoportokba sorolhatoacutek
- Erősiacuteteacutesek - Bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutes - Egyeacuteb erősiacutető jellemzők
1 Erősiacuteteacutesek
Az erősiacutető kapcsolaacutesoknaacutel eacutertelmezett erősiacuteteacutesek feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes aacuteramerősiacuteteacutes teljesiacutetmeacutenyerősiacuteteacutes Az erősiacuteteacutesek kifejezhetők viszonyszaacutemban eacutes logaritmikusan decibel-ben is Az alaacutebbi oumlsszefuumlggeacuteseket elsősorban a meacutereacuteses meghataacuterozaacutesokhoz alkalmazzaacutek
Feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes nagysaacutega a kimeneti eacutes a bemeneti feszuumlltseacuteg csuacutecseacuterteacutekeacutenek vagy effektiacutev eacuterteacutekeacutenek haacutenyadosa
effbe
effki
csuacutecsbe
csuacutecskiu U
U
U
UA
dBAa uu lg 20
Aacuteramerősiacuteteacutes nagysaacutega a kimeneti eacutes a bemeneti aacuteram csuacutecseacuterteacutekeacutenek vagy effektiacutev eacuterteacutekeacutenek haacutenyadosa
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
14
effbe
effki
csuacutecsbe
csuacutecskii I
I
I
IA
dBAa ii lg 20
Teljesiacutetmeacutenyerősiacuteteacutes nagysaacutega a kimeneti eacutes a bemeneti teljesiacutetmeacuteny csuacutecseacuterteacutekeacutenek vagy effektiacutev eacuterteacutekeacutenek haacutenyadosa
iueffbe
effki
csuacutecsbe
csuacutecskip AA
P
P
P
PA
dBAa pp lg 10
Szinuszos vezeacuterleacutes eseteacuten a csuacutecseacuterteacutek eacutes az effektiacutev eacuterteacutek koumlzoumltti kapcsolat
2
csuacutecseacuterteacutekeacuterteacutekeffektiacutev
Fontos az erősiacuteteacutesek a valoacutesaacutegban preciacutezen csak komplex szaacutemokkal eacutertelmezhetők mert bemeneti eacutes kimeneti jelei ritkaacuten azonos faacutezisuacuteak A fenti oumlsszefuumlggeacutesek a faacutezisszoumlget nem veszik figyelembe
2 Bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutes
Az erősiacutetők bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesait az Ohm toumlrveacuteny alkalmazaacutesaacuteval iacuterhatjuk fel Az oumlsszefuumlggeacutesekben a csuacutecseacuterteacutekekkel vagy az effektiacutev eacuterteacutekekkel szaacutemolunk Az alaacutebbi keacutepleteket elsősorban a meacutereacuteses meghataacuterozaacutesnaacutel alkalmazzaacutek
Bemeneti ellenaacutellaacutes nagysaacutegaacutet az erősiacutető bemeneti feszuumlltseacutegeacutenek (Ube) eacutes bemeneti aacuteramaacutenak (Ibe) haacutenyadosa hataacuterozza meg
effbe
effbe
csuacutecsbe
csuacutecsbebe I
U
I
Ur
Kimeneti ellenaacutellaacutes nagysaacutegaacutet az erősiacutető terheleacutes neacutelkuumlli uumlresjaacuterati kimeneti feszuumlltseacutegeacutenek (Ukiuuml) eacutes kimeneti roumlvidzaacuteraacutesi aacuteramaacutenak (Ikir) haacutenyadosa hataacuterozza meg
effrki
effuumlki
csuacutecsrki
csuacutecsuumlkiki I
U
I
Ur
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
15
14 aacutebra Az erősiacutető feleacutepiacuteteacutese a bemenet eacutes a kimenet szempontjaacuteboacutel
A 14 aacutebraacuten megfigyelhető hogy az erősiacutető bemeneti reacuteszeacutet a bemeneti ellenaacutellaacutes keacutepviseli amely terheli a vezeacuterlő generaacutetort Az erősiacutető kimeneti oldala generaacutetorkeacutent foghatoacute fel amelyet a terhelő ellenaacutellaacutes terhel
Elmeacuteleti meacuteretezeacutesekneacutel a pontos oumlsszefuumlggeacuteseket az erősiacutető teljes helyettesiacutető keacutepe alapjaacuten lehet feliacuterni
3 Egyeacuteb erősiacutető jellemzők
Az erősiacutetők gyakorlati alkalmazaacutesa egyeacuteb jellemzők ismereteacutet is megkoumlveteli Ezek koumlzuumll a legfontosabbak a koumlvetkezők frekvenciamenet hataacuterfrekvenciaacutek saacutevszeacutelesseacuteg zajteacutenyező torziacutetaacutesi teacutenyezők
Frekvenciamenet az erősiacutető frekvencia-aacutetviteleacutere jellemző diagram amely a feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes frekvenciafuumlggeacuteseacutet szemleacutelteti
Hataacuterfrekvenciaacutek (fa ff) azon keacutet frekvencia amelyekneacutel az erősiacutető feszuumlltseacutegerősiacuteteacutese a koumlzepes frekvenciaacuten (fk) meacutert erősiacuteteacutes 707 -a illetve az erősiacuteteacutes 3 dB-lel kisebb mint a koumlzepes frekvenciaacuten meacutert erősiacuteteacutes dB-ben A keacutet hataacuterfrekvencia fa alsoacute- ff felső hataacuterfrekvencia A műszaki gyakorlatban az erősiacutetők alsoacute hataacuterfrekvenciaacutejaacutet leginkaacutebb a laacutethatoacute csatoloacute kondenzaacutetorok kapacitaacutesai (Cbe Cki) okozzaacutek A 3 dB-es erősiacuteteacutescsoumlkkeneacutesből matematikailag az alaacutebbi oumlsszefuumlggeacutesek vezethetők le
gbeC RrXbe
gbea
be RrfC
2
1
tkiC RrXki
tkiaki Rrf
C
2
1
A felső hataacuterfrekvenciaacutet doumlntően a laacutethatatlan szoacutert- szereleacutesi- eacutes reacutetegkapacitaacutesok okozzaacutek
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
16
Saacutevszeacutelesseacuteg (B) az alsoacute- eacutes a felső hataacuterfrekvenciaacutek koumlzoumltti frekvenciatartomaacuteny
af ffB
A 15 aacutebra szemleacutelteti egy szeacutelessaacutevuacute erősiacutető frekvenciameneteacutet saacutevszeacutelesseacutegeacutet alsoacute- eacutes felső hataacuterfrekvenciaacutejaacutet
15 aacutebra Egy szeacutelessaacutevuacute erősiacutető frekvenciamenete
A 15 aacutebraacuten megfigyelhető egy gyakorlati szeacutelessaacutevuacute erősiacutető frekvenciafuumlggeacutese hataacuterfrekvenciaacutei koumlzepes frekvenciaacuteja eacutes saacutevszeacutelesseacutege
A műszaki gyakorlatban alkalmazott erősiacutetőkkel szemben elvaacuteraacutes hogy a műkoumldeacutesi tartomaacutenyban a bemeneti eacutes kimeneti jel alakja ne teacuterjen el egymaacutestoacutel A valoacutesaacutegban felleacutepő zajok zavarok torziacutetaacutesokat okoznak a felerősiacutetett jel alakjaacuteban
A tovaacutebbiakban megvizsgaacuteljuk a zajok eacutes torziacutetaacutesok erősiacutetőkre gyakorolt hataacutesait a zajok eacutes torziacutetaacutesok legfontosabb jellemzőit
Jel a hasznos informaacutecioacutet tartalmazoacute feszuumlltseacuteg vagy aacuteram meghataacuterozott időfuumlggveacuteny szerinti vaacuteltozaacutesa
Zaj zavaroacute jelek oumlsszesseacutege melynek időfuumlggveacutenye szabaacutelytalan s hasznos informaacutecioacutet nem tartalmaz
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
17
Az erősiacutetőkben keletkező zajokat doumlntő meacuterteacutekben a toumllteacuteshordozoacutek rendezetlen mozgaacutesa okozza Az ilyen zajok felleacutepnek az erősiacutető ohmos jellegű ellenaacutellaacutesaiban eacutes aktiacutev eszkoumlzeiben egyaraacutent Fajtaacutei
Termikus zaj a toumllteacuteshordozoacutek rendezetlen hőmozgaacutesa miatt felleacutepő zaj Eacuterteacutekeacutet aacutetlagos zajteljesiacutetmeacutenykeacutent zajfeszuumlltseacutegkeacutent vagy zajaacuteramkeacutent adjaacutek meg
Soumlreacutetzaj feacutelvezetőkben a toumllteacuteshordozoacutek PN aacutetmeneten toumlrteacutenő aacutethaladaacutesaacutenaacutel keletkezik Kisfrekvenciaacuten főleg a Zener dioacutedaacuteknaacutel jelentős
Villoacutedzaacutesi zaj (flicker-zaj) aktiacutev eacutes passziacutev aacuteramkoumlri elemeken a gyaacutertaacutestechnoloacutegia koumlvetkezteacuteben felleacutepő zaj Kisfrekvenciaacuten leginkaacutebb a MOSFET-ekneacutel veszeacutelyes
Jelzaj viszony a jelteljesiacutetmeacuteny eacutes a zajteljesiacutetmeacuteny haacutenyadosa dB-ben kifejezve Az erősiacutető zajossaacutegaacutenak egyik szaacutemszerű jellemzője (Angol roumlvidiacuteteacutessel SNR vagy SN rarr Signal to Noise Ratio)
dBlg10
dB
zaj
jel
zaj
jel
P
P
P
P
A keacutepletben Pjel rarr jelteljesiacutetmeacuteny Pzaj rarr zajteljesiacutetmeacuteny
Zajteacutenyező az erősiacutető bemeneteacutere eacutes kimeneteacutere vonatkoztatott jelzaj viszonyok haacutenyadosa dB-ben kifejezve
dB1
lg10lg10e
dB
bzaj
kizaj
p
kizaj
kijel
bezaj
bejel
P
P
A
P
P
P
P
F
A keacutepletben AP rarr az erősiacutető teljesiacutetmeacutenyerősiacuteteacutese
Zajszint a hangossaacuteg eacuterzeacutekeleacuteseacutehez tartozoacute jellemző amely a meacutert zajteljesiacutetmeacuteny eacutes a hallaacuteskuumlszoumlb hangintenzitaacutesaacutehoz tartozoacute zajteljesiacutetmeacuteny haacutenyadosa dB-ben kifejezve
dBlg100
dB
zaj
zaj
P
Pd
A keacutepletben viszonyiacutetaacutesi alapkeacutent a Pzaj0 rarr a hallaacuteskuumlszoumlb hangintenzitaacutesaacutehoz (1 kHz-neacutel 10-12 Wm2) tartozoacute zajteljesiacutetmeacuteny szerepel
Eacuterdekesseacuteg a zajszint emberi szervezetre gyakorolt hataacutesa a hangossaacuteg fuumlggveacutenyeacuteben a koumlvetkező
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
18
- 30 dB zajszint rarr pszicheacutes - 65 dB zajszint rarr vegetatiacutev - 90 dB zajszint rarr halloacuteszervi - 120 dB zajszint rarr faacutejdalomkuumlszoumlb - 120 -130 dB zajszint rarr maradandoacute hallaacuteskaacuterosodaacutes - 160 dB zajszint rarr dobhaacutertyarepedeacutes - 175 dB zajszint rarr halaacutelos koumlvetkezmeacutenyű
Torziacutetaacutes erősiacutetőkben felleacutepő jelenseacuteg melynek hataacutesaacutera a vezeacuterlő analoacuteg jel időfuumlggveacutenyeacutenek tulajdonsaacutegai a kimenetre eacuterve nem kiacutevaacutent moacutedon megvaacuteltoznak Maacuteskeacutent fogalmazva a jel spektrumaacuteban talaacutelhatoacute kuumlloumlnboumlző frekvenciaacutejuacute oumlsszetevők erősiacuteteacuteskor moacutedosulnak A torzulaacutesok meacuterteacutekeacutet a vezeacuterlő analoacuteg jel frekvenciaacuteja eacutes amplituacutedoacuteja befolyaacutesolja
Lineaacuteris torziacutetaacutesok az erősiacutető a kuumlloumlnboumlző frekvenciaacutejuacute jeleket nem egyforma meacuterteacutekben erősiacuteti (frekvenciatorziacutetaacutes) illetve moacutedosiacutetja a jel komponenseinek egymaacuteshoz viszonyiacutetott faacutezishelyzeteacutet (faacutezistorziacutetaacutes) A lineaacuteris torziacutetaacutesokat az erősiacutető frekvenciafuumlggő lineaacuteris karakterisztikaacutejuacute elemei (L C) okozzaacutek
Nemlineaacuteris torziacutetaacutesok az erősiacutető a kuumlloumlnboumlző amplituacutedoacutejuacute jeleket nem egyforma meacuterteacutekben erősiacuteti Az erősiacutető kimeneteacuten nem kiacutevaacutenatos jeloumlsszetevők jelennek meg Harmonikus torziacutetaacutes a kimeneten megjelenő jeloumlsszetevők frekvenciaacutei a bemeneti jeloumlsszetevők frekvenciaacutejaacutenak (alapharmonikus) egeacutesz szaacutemuacute toumlbbszoumlroumlsei (felharmonikusok) Modulaacutecioacutes torziacutetaacutes a kimeneten megjelenő jeloumlsszetevők frekvenciaacutei a bemeneti jeloumlsszetevők frekvenciaacuteinak oumlsszegei eacutes kuumlloumlnbseacutegei A nemlineaacuteris torziacutetaacutesokat az erősiacutető nemlineaacuteris karakterisztikaacutejuacute elemei (feacutelvezető eszkoumlzoumlk) okozzaacutek
Harmonikus torziacutetaacutesi teacutenyező az oumlsszegzett felharmonikusok effektiacutev eacuterteacutekeacutenek eacutes a teljes jel effektiacutev eacuterteacutekeacutenek az araacutenya -ban kifejezve
223
22
21
223
22
n
nh
UUUU
UUUk
U1rarr az alapharmonikus jel feszuumlltseacutegeacutenek effektiacutev eacuterteacuteke
U2 U3hellipUn rarr a felharmonikus jelek feszuumlltseacutegeinek effektiacutev eacuterteacuteke
4 Erősiacutetők meacuteretezeacutese
Az erősiacutető fokozatok meacuteretezeacutese a műszaki gyakorlatban leegyszerűsiacutetve 3 fő leacutepeacutesből aacutell A meacuteretezeacutes leacutepeacutesei
1 leacutepeacutes az aacuteramkoumlr feleacutepiacuteteacuteseacutenek megtervezeacutese az aacuteramkoumlr megrajzolaacutesa
2 leacutepeacutes munkapont beaacutelliacutetaacutes
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
19
3 leacutepeacutes vaacuteltakozoacute aacuteramuacute erősiacutető parameacuteterek meghataacuterozaacutesa
Az eddig taacutergyaltak alapjaacuten tegyuumlnk kiacuteseacuterletet egy kivaacutelasztott erősiacutető alapkapcsolaacutes meacuteretezeacuteseacutere
MEacuteRETEZEacuteSI FELADAT
Veacutegezzuumlk el a 16 aacutebraacuten laacutethatoacute source kapcsolaacutesuacute unipolaacuteris tranzisztoros erősiacutető meacuteretezeacuteseacutet
Munkaponti adatok UGS0 = -2 V UDS0 = 8 V ID0 = 14 mA jFET parameacuteterek y21 = 10 mS y22 = 25 microS Egyeacuteb adatok UT = 24 V RG = 200 kΩ Rt = 15 kΩ ug = 25 mV Rg = 25 kΩ Feladatok a) Hataacuterozzuk meg RS eacutes RD eacuterteacutekeacutet b) Hataacuterozzuk meg a fokozat bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesaacutet c) Hataacuterozzuk meg a terhelt erősiacutető feszuumlltseacutegerősiacuteteacuteseacutet d) Hataacuterozzuk meg a terhelt erősiacutető kimeneti feszuumlltseacutegeacutet e) Hataacuterozzuk meg Cki eacuterteacutekeacutet uacutegy hogy a kapcsolaacutes alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja fa =15 Hz legyen (A toumlbbi kapacitaacutes nem szoacutel bele az aacutetvitelbe)
16 aacutebra Source kapcsolaacutesuacute unipolaacuteris tranzisztoros erősiacutető
Megoldaacutes
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
20
a) Az aacuteramkoumlroumln bejeloumllt egyenfeszuumlltseacutegek eacutes egyenaacuteramok figyelembeveacuteteleacutevel az oumlsszefuumlggeacutesek feliacuteraacutesaacutehoz az elektrotechnika Ohm- eacutes Kirchhoff toumlrveacutenyeit alkalmazzuk (A kapcsolaacutes bemeneteacuten az IG gate aacuteram elhanyagolhatoacute)
SRGS UU 0
kI
UR
D
GSS 431
mA 41
V 2
0
0
kV
I
UUUR
D
RDSTD
S 10mA 41
2V 8V 24
0
0
b) Az erősiacutető bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesaacutet a kapcsolaacutes y parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacuteből lehet legegyszerűbben meghataacuterozni A helyettesiacutető keacutep a 17 aacutebraacuten laacutethatoacute
17 aacutebra A source kapcsolaacutesuacute erősiacutető y parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
Ha a bemenet felől illetve a kimenet felől betekintuumlnk a helyettesiacutető neacutegypoacutelusba koumlnnyedeacuten feliacuterhatjuk a bemeneti eacutes a kimeneti ellenaacutellaacutes oumlsszefuumlggeacuteseacutet majd behelyettesiacuteteacutes utaacuten meghataacuterozhatjuk az eacuterteacutekeket
kRr Gbe 200
kS
ky
Rr Dki 825
110
1
22
c) A feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes meghataacuterozaacutesaacutehoz egy roumlvid levezeteacutes utaacuten eljuthatunk
be
kiut u
uA
tD
sbeski RR
yuyu
2221
1
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
21
152)158(10)(21 kkmSRRyA tkiut
A veacutegeredmeacutenyből laacutethatoacute hogy az erősiacutető faacutezist fordiacutet
d) A kimeneti feszuumlltseacuteg meghataacuterozaacutesaacutehoz előszoumlr fel kell iacuterni a vezeacuterlő generaacutetorboacutel az erősiacutető bemeneteacutere jutoacute vaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteget majd a feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes segiacutetseacutegeacutevel kimeneti feszuumlltseacuteggeacute alakiacutetva hataacuterozhatjuk meg a pontos eacuterteacuteket
mVRR
Ruu
gG
Ggbe 2222
k 25k 002
k 002mV 25
VmVuAu beutkit 1612222152
e) A megadott parameacuteterek szerint az erősiacutető alsoacute hataacuterfrekvenciaacutejaacutet csak a Cki kimeneti kapacitaacutes okozza Az erősiacutető helyettesiacutető keacutepeacutenek kimeneti koumlreacuteben (ld 18 aacutebra) a hataacuterfrekvencia definiacutecioacutejaacuteboacutel adoacutedoacute egyenlőseacutegből a hataacuterfrekvencia kiszaacutemiacutetaacutesaacutehoz juthatunk
18 aacutebra Az erősiacutető kimeneti koumlreacutenek kisfrekvenciaacutes helyettesiacutető keacutepe
A feszuumlltseacutegosztaacutes toumlrveacutenyeacutet alkalmazva levezeteacutessel bizonyiacutethatoacute hogy a hataacuterfrekvenciaacuten bekoumlvetkező 3 dB-es erősiacuteteacutes szintcsoumlkkeneacutesneacutel a csatoloacute kondenzaacutetor reaktanciaacuteja eacuterteacutekre megegyezik a koumlruumlloumltte elhelyezkedő ellenaacutellaacutesok eredőjeacutevel
tkitDC RrRRy
Xki
22
1
kiaC Cf
Xki
2
1
nFHzRrf
Ctkia
ki 46210511080152
1
2
144
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
22
Oumlsszefoglalaacutes
Az esetfelveteacutes kapcsaacuten kideruumllt hogy leendő munkahelye a koumlzeljoumlvőben uacutej szakmai profilra fog aacutetaacutellni Az uacutej feladatok koumlzoumltt gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők tervezeacutese eacutes meacuteretezeacutese szerepel A munkaacuteba aacutellaacutes előtt egy speciaacutelis szakmai tanfolyamon vesz reacuteszt melynek beleacutepeacutesi felteacutetele a bipolaacuteris eacutes unipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett erősiacutetőfokozatok munkapontbeaacutelliacutetaacutesi megoldaacutesainak vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőinek az ismerete Jelen tananyagreacutesztől segiacutetseacuteget kaphatott a meacuteretezeacutesi alapok elsajaacutetiacutetaacutesaacutehoz felfrissiacuteteacuteseacutehez
Az informaacutecioacutefrissiacuteteacutes roumlvid bevezetővel kezdődoumltt melyben taacutejeacutekozoacutedhatott a szakmai informaacutecioacutetartalomra vonatkozoacute tudnivaloacutekroacutel
A gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők meacuteretezeacuteseacutehez szilaacuterd alapokat nyuacutejtott az erősiacutetők feleacutepiacuteteacuteseacutenek belső kapcsolatrendszereacutenek a megismereacutese Ehhez meg kellett vizsgaacutelni az elviekben leacutetező sztatikus műkoumldeacutesi uumlzemmoacutedot ahonnan egyenes uacutet vezetett az elektronikai gyakorlat dinamikus uumlzemmoacutedjaacutenak a tisztaacutezaacutesaacutehoz
Egy erősiacutető fokozat műkoumldteteacutese előtt biztosiacutetani kellett a munkapont beaacutelliacutetaacutest amely leacutenyegeacuteben az erősiacutető egyenaacuteramuacute meacuteretezeacuteseacutet jelentette Tisztaacutezoacutedtak a kuumlloumlnboumlző osztaacutelyokba sorolt munkapontbeaacutelliacutetaacutesi megoldaacutesok előnyei eacutes haacutetraacutenyai Kapcsolaacutesi rajzok bizonyiacutetottaacutek hogy a munkapontbeaacutelliacutetaacutes megvaloacutesiacutethatoacute egy taacutepegyseacuteg eacutes az aktiacutev elemhez csatlakozoacute kuumlloumlnboumlző eacuterteacutekű ellenaacutellaacutesok beiktataacutesaacuteval
Az aktiacutev elemelemek eacutes a kapcsoloacutedoacute ellenaacutellaacutesok meghataacuteroztaacutek az erősiacutetők vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőit Kuumlloumln kategoacuteriaacuteba keruumlltek az erősiacuteteacutes fajtaacutek a be- eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesok eacutes az erősiacutető egyeacuteb jellemzői Egy erősiacutető fokozat frekvencia-aacutetviteleacutenek taacutergyalaacutesaacutenaacutel tisztaacutezoacutedott hogy csatoloacute- hidegiacutető- szereleacutesi- szoacutert- eacutes reacuteteg-kapacitaacutesok is befolyaacutesoljaacutek a műkoumldeacutest
Az erősiacutetők meacuteretezeacutese alapvetően munkapont beaacutelliacutetaacutest eacutes vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzők meghataacuterozaacutesaacutet jelentette A meacuteretezeacutest megkoumlnnyiacutetette az aktiacutev elem illetve a teljes erősiacutető neacutegypoacutelusos helyettesiacutető keacutepeacutenek a felrajzolaacutesa Mindezt kuumlloumln-kuumlloumln meg kellett vizsgaacutelni a bipolaacuteris eacutes az unipolaacuteris tranzisztorral feleacutepiacutetett erősiacutetőkneacutel Egy oumlsszefoglaloacute taacuteblaacutezatboacutel kideruumllt hogy a műszaki gyakorlatban igen sokfeacutele erősiacutető elnevezeacutessel talaacutelkozhatunk A meacuteretezeacutes gyakorlati megvaloacutesiacutetaacutesaacutet mintafeladatok eacutes meacutertezeacutesi feladat zaacuterta
A meacuteretezeacutes leacutepeacuteseinek elmeacuteleti tisztaacutezaacutesa majd veacutegrehajtaacutesa utaacuten elegendő informaacutecioacute gyűlhetett oumlssze az erősiacutető aacuteramkoumlroumlk megtervezeacuteseacutehez oumlsszeaacutelliacutetaacutesaacutehoz eacutes a gyakorlati alkalmazaacutesaihoz
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
23
TANULAacuteSIRAacuteNYIacuteTOacute
Az elektronikai aacuteramkoumlroumlk alapjait taacutergyaloacute teacutemakoumlrhoumlz tartozoacute ismeretek alkalmazaacutesaacutehoz az iacuterott szakmai szoumlveg megeacuterteacutese a kuumlloumlnboumlző keacuteszseacutegek fejleszteacutese szuumlkseacuteges
Az elsajaacutetiacutetott informaacutecioacutek gyakorlati alkalmazaacutesaacutehoz elengedhetetlen a gyakorlatias feladateacutertelmezeacutes moacutedszer kompetencia fejleszteacutese
A szakmai szoumlveg alapos tanulmaacutenyozaacutesa eacutes feldolgozaacutesa utaacuten ceacutelszerű az alaacutebbi gyakorloacute feladatok megoldaacutesa
1 feladat Egyszerű kapcsolaacutesi rajzok elkeacutesziacuteteacuteseacutevel mutassa be az erősiacutetők sztatikus eacutes dinamikus uumlzemmoacutedja koumlzoumltti kuumlloumlnbseacutegeket
2 feladat Rajzolja fel egy teacutervezeacuterleacutesű tranzisztor transzfer karakterisztikaacutejaacutet s jeloumlljoumln meg rajta egy M1 eacutes M2 munkapontot Az M1 munkapont a lineaacuteris az M2 munkapont a nemlineaacuteris műkoumldeacutesi tartomaacutenyban helyezkedjeacutek el
3 feladat Keacutesziacutetse el egy koumlzoumls emitteres erősiacutetőfokozat kapcsolaacutesi rajzaacutet eacutes hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet Az aacuteramkoumlrhoumlz alkalmazzon 4 db ellenaacutellaacutest 3 db kondenzaacutetort 1 db taacutepegyseacuteget vezeacuterlő generaacutetort eacutes terhelő ellenaacutellaacutest
4 feladat Keacutesziacutetse el egy source kapcsolaacutesuacute JFET-es erősiacutetőfokozat kapcsolaacutesi rajzaacutet eacutes admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet Az aacuteramkoumlrhoumlz alkalmazzon 3 db ellenaacutellaacutest 3 db kondenzaacutetort 1 db taacutepegyseacuteget vezeacuterlő generaacutetort eacutes terhelő ellenaacutellaacutest
5 feladat A 3 eacutes 4 feladathoz elkeacutesziacutetett kapcsolaacutesi rajzokon tuumlntesse fel az aktiacutev elemhez tartozoacute munkaponti feszuumlltseacutegeket eacutes aacuteramokat Iacuterja fel a munkaponti adatok kiszaacutemiacutetaacutesaacutera szolgaacuteloacute matematikai oumlsszefuumlggeacuteseket
6 feladat Iacuterja le az alaacutebbi elektronikai alapfogalmak jelenteacuteseacutet
- B osztaacutelyuacute munkapontbeaacutelliacutetaacutes - hibrid parameacuteteres egyenletrendszer - erősiacutető frekvenciamenete
7 feladat Sorolja fel az erősiacutető fokozatok vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőit Iacuterja fel a jellemzőkhoumlz tartozoacute matematikai oumlsszefuumlggeacuteseket
8 feladat Hataacuterozza meg dB-ben az alaacutebbi viszonyszaacutemban megadott erősiacuteteacutes eacuterteacutekeket
- Au = -150 - Ai = 365 - AP = 1450
9 feladat Hataacuterozza meg viszonyszaacutemban az alaacutebbi dB-ben megadott erősiacuteteacutes eacuterteacutekeket
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
24
- Au = 45 dB - Ai = 32 dB - AP = 70 dB
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
25
OumlNELLENŐRZŐ FELADATOK
1 feladat
Szaacutemiacutetaacutessal hataacuterozza meg az alaacutebbi koumlzoumls emitteres baacutezisaacuteram taacuteplaacutelaacutesuacute erősiacutető munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesait
19 aacutebra
Adatok
UT = 10 V IC0 = 25 mA UE0 = 2 V UCE0 = 3V B = 200 UBE0 = 06 V
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
26
Feladatok
a) Jeloumllje be a kapcsolaacutesi rajzon a munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok meghataacuterozaacutesaacutehoz szuumlkseacuteges egyenaacuteramokat eacutes egyenfeszuumlltseacutegeket
b) Hataacuterozza meg a munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok (RC RE RB) szaacutemszerű eacuterteacutekeacutet
RC =
RE =
RB=
2 feladat
Meacuteretezze az alaacutebbi Source kapcsolaacutesuacute erősiacutető fokozatot
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
27
20 aacutebra
Adatok
UT = 12 V Rt = 20 k RG = 1 M RD = 4 k y21s = 25 mS y22s = 25 S Ug = 50 mV Rg = 50 k
Feladatok
a) Keacutesziacutetse el a meacuteretezeacutes előtt aacutelloacute aacuteramkoumlr admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
28
b) Hataacuterozza meg dB-ben az erősiacutető feszuumlltseacutegerősiacuteteacuteseacutet terhelő ellenaacutellaacutes neacutelkuumll eacutes terheleacutessel
Au=
au=
Aut=
aut=
c) Szaacutemiacutetsa ki az erősiacutető fokozat bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesaacutet
Rbe=
Rki=
d) Hataacuterozza meg a terhelt erősiacutető fokozat kimeneteacuten megjelenő feszuumlltseacuteg eacuterteacutekeacutet
Ukit=
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
29
3 feladat
Meacuteretezze egy RC csatolaacutesuacute erősiacutető alapkapcsolaacutes csatoloacute kondenzaacutetorait
Adatok
rbe= 1 M bemeneti ellenaacutellaacutes rki= 4 k kimeneti ellenaacutellaacutes Rg= 10 k vezeacuterlő generaacutetor belső ellenaacutellaacutesa Rt= 20 k terhelő ellenaacutellaacutes fa1= 10Hz a bemeneti koumlr alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja fa2= 40 Hz a kimeneti koumlr alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja
Feladatok
a) Keacutesziacutetse el az erősiacutető bemeneteacutehez tartozoacute helyettesiacutető aacuteramkoumlrt eacutes az alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a bemeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesaacutet
Cbe=
b) Keacutesziacutetse el az erősiacutető kimeneteacutehez tartozoacute helyettesiacutető aacuteramkoumlrt eacutes az alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a kimeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesaacutet
Cki=
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
30
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
31
MEGOLDAacuteSOK
1 feladat
a) A munkaponti egyenaacuteramok eacutes egyenfeszuumlltseacutegek feltuumlnteteacutese a kapcsolaacutesi rajzon
21 aacutebra
b) A munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok szaacutemszerűsiacutetett meghataacuterozaacutesa
Az ellenaacutellaacutesok kiszaacutemiacutetaacutesaacutehoz a kapcsolaacutesi rajz segiacutetseacutegeacutevel az Ohm- eacutes a Kirchhoff-toumlrveacutenyek alkalmazaacutesaacuteval lehet eljutni
0CEUUUU00
EC RRT
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
32
V2U 00 ER U
E
V5V3V2V10UUUU 0CE00
EC RTR
Ω200mA25
V5
I
UR
0CC
0 CR
μA125200
mA25
B
II 0C
0B
mA12552μA251mA52III 0B0C0E
Ω80mA12525
V2
I
UR
0E
0EE
V47V2V60V10UUUUUU 000R EBETBTB
Ω60μA125
V47
I
UR
0
R B
BB
2 feladat
a) Az erősiacutető fokozat helyettesiacutető keacutepe
22 aacutebra
b) A feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes terheleacutes neacutelkuumll eacutes terheleacutessel
099k 633mS 52 k 4mS 5020
1mS 52
uA
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
33
dBAa uu 1719099lg 20lg 20
697k 083mS 52 k 20k 4mS 5020
1mS 52
utA
dBAa uut 7217697lg 20lg 20
c) Az erősiacutető bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesa a helyettesiacutető keacutep alapjaacuten
M 1 Gbe Rr
k 633k 4mS 0025
1=
1
22D
ski R
yr
d) A terhelt erősiacutető kimeneti feszuumlltseacutege
mV 334 099mV4762= utbekit Auu
mV6247k 50M 1
M 1mV 50
gG
Ggbe RR
Ruu
3 feladat
a) Az erősiacutető bemeneti aacuteramkoumlre eacutes a bemeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesa
23 aacutebra
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
34
gbeC RrXbe
beaC Cf
Xbe
12
1
nFHzRrf
Cgbea
be 71510101102
1
2
146
1
a) Az erősiacutető kimeneti aacuteramkoumlre eacutes a kimeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesa
24 aacutebra
tkiC RrXki
kiaC Cf
Xki
22
1
nFHzRrf
Ctkia
ki 81651020104402
1
2
133
2
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
35
IRODALOMJEGYZEacuteK
FELHASZNAacuteLT IRODALOM Kovaacutecs Csongor Elektronikus aacuteramkoumlroumlk tankoumlnyv Generaacutel Press Kiadoacute 2005
Gergely Istvaacuten Elektrotechnika General Press Kiadoacute 2009
Zombori Beacutela Elektronika Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
Zombori Beacutela Elektronikai feladatgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2008
Koacuteroacutedi Daacutevid ndash Toacuteth S Roacutebert Villamossaacutegtani alapismeretek NSZFI Tankoumlnyvkiadoacute 2005
Horvaacuteth Ernő Elektronika feladatgyűjtemeacuteny I Terra Print Kiadoacute 1994
Szűcs Laacuteszloacuteneacute Elektronikai peacuteldataacuter Lexika Tankoumlnyvkiadoacute 1997
AJAacuteNLOTT IRODALOM U TietzendashCh Scenk Analoacuteg eacutes digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Műszaki Koumlnyvkiadoacute Budapest 1990
Mihaacutely Laacuteszloacute Elektronikai tesztgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
MUNKAANYAG
A(z) 0917-06 modul 038-as szakmai tankoumlnyvi tartalomeleme
felhasznaacutelhatoacute az alaacutebbi szakkeacutepesiacuteteacutesekhez
A szakkeacutepesiacuteteacutes OKJ azonosiacutetoacute szaacutema A szakkeacutepesiacuteteacutes megnevezeacutese
54 523 01 0000 00 00 Elektronikai technikus
A szakmai tankoumlnyvi tartalomelem feldolgozaacutesaacutehoz ajaacutenlott oacuteraszaacutem
10 oacutera
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
7
6 aacutebra Teacutervezeacuterleacutesű tranzisztor munkapontjaacutenak beaacutelliacutetaacutesa
A teacutervezeacuterleacutesű tranzisztoros kapcsolaacutesi rajzokon a munkaponti adatok a koumlvetkezők UGSo UDSo IDo
A P csatornaacutes bipolaacuteris tranzisztornaacutel eacutes a MOSFET tiacutepusuacute tranzisztoroknaacutel a munkapontbeaacutelliacutetaacutes hasonloacute elveken alapszik
A munkapont-beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok meacuteretezeacutese a munkaponti adatok ismereteacuteben az Ohm- eacutes Kirchhoff toumlrveacutenyek segiacutetseacutegeacutevel toumlrteacutenik Neacutezzuumlnk neacutehaacuteny egyszerű meacuteretezeacutesi mintapeacuteldaacutet
1 mintapeacutelda
Meacuteretezzuumlk az 5 aacutebraacuten laacutethatoacute baacutezis-ellenaacutellaacutesos koumlzoumls emitteres erősiacutető munkapont-beaacutelliacutetoacute elemeit (RC RE RB)
Munkaponti adatok
UT = 15 V UBE0 = 06 V IC0 = 6 mA IB0 = 50 μA UCE0 = 52 V URE = 2 V
Megoldaacutes
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
8
A kapcsolaacutesi rajz segiacutetseacutegeacutevel az Ohm- eacutes a Kirchhoff-toumlrveacutenyek alkalmazaacutesaacuteval feliacuterjuk a meghataacuterozandoacute ellenaacutellaacutesokon eső egyenfeszuumlltseacuteget eacutes elosztjuk az ellenaacutellaacutesokon aacutetfolyoacute egyenaacuterammal
k 136
22515
0
mA
VVV
I
UUUR
C
RECEOTC
k 250 50
V 2V 06V 15
0
0
AI
UUUR
B
REBETB
330 506
V 2
00
AmAII
RUR
BC
EE
(Amennyiben a kiszaacutemiacutetott ellenaacutellaacutes eacuterteacutekekhez a műszaki gyakorlatban nem tartoznak ellenaacutellaacutesok akkor az elmeacuteleti eredmeacutenyekhez legkoumlzelebb eső szabvaacutenyos eacuterteacutekű ellenaacutellaacutesokat kell vaacutelasztani)
2 mintafeladat
Meacuteretezzuumlk a 6 aacutebraacuten laacutethatoacute source-ellenaacutellaacutesos source kapcsolaacutesuacute jFET-es erősiacutető munkapont-beaacutelliacutetoacute elemeit (RS RD)
Munkaponti adatok
UT = 15 V ID0 = 1 mA UGS0 = -25 V UDS0 = 65 V A kapcsolaacutesban feltuumlntetett R1 ellenaacutellaacutes a munkapont beaacutelliacutetaacutesban nem jaacutetszik szerepet
Megoldaacutes
A kapcsolaacutesi rajz segiacutetseacutegeacutevel itt is az Ohm- eacutes a Kirchhoff-toumlrveacutenyek alkalmazaacutesa toumlrteacutenik
k 52mA 1
V 25
0
0 D
GSS I
UR
Magyaraacutezat vezeacuterleacutes neacutelkuumll az R1 ellenaacutellaacuteson nem folyik aacuteram iacutegy nem esik rajta feszuumlltseacuteg ezeacutert az RS ellenaacutellaacuteson a hurok toumlrveacuteny szerint 25 V feszuumlltseacutegnek kell esnie
kmA
V
I
UR
D
RD
D 61
6
0
Magyaraacutezat a kimeneti oldalra feliacutert huroktoumlrveacuteny segiacutetseacutegeacutevel kifejezhető az RD ellenaacutellaacutesra jutoacute egyenfeszuumlltseacuteg
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
9
VVVVUUUU
UUUU
SD
SD
RDSTR
DSRRT
65256150
0
ERŐSIacuteTŐK AKTIacuteV ALAPELEMEINEK HELYETTESIacuteTŐ KEacutePEI Az erősiacutetők aktiacutev diszkreacutet elemeinek tekintjuumlk a bipolaacuteris eacutes az unipolaacuteris tranzisztorokat Mindkeacutet aktiacutev elem 3 kivezeteacutessel rendelkezik de erősiacutető alapkapcsolaacutesokban az egyik elektroacutedaacutet a bemenet-kimenet szempontjaacuteboacutel koumlzoumlsnek tekintjuumlk s iacutegy a tranzisztorok aktiacutev lineaacuteris neacutegypoacuteluskeacutent kezelhetők Az ilyen tiacutepusuacute neacutegypoacutelusokhoz az elektronikai meacuteretezeacutes helyettesiacutető keacutepeket rendel
Helyettesiacutető keacutep az elektronikai eszkoumlz jellemzeacuteseacutet segiacutető elektronikai szaacutemiacutetaacutesok szempontjaacuteboacutel egyeneacuterteacutekű hagyomaacutenyos alapelemekből feleacutepiacutetett aacuteramkoumlr Az ilyen kapcsolaacutes elektronikai szempontboacutel ugyanuacutegy viselkedik mint az eredeti elektronikai eszkoumlz Az erősiacutetőelemek helyettesiacutető keacutepe feszuumlltseacuteg- eacutesvagy aacuteramgeneraacutetorokboacutel valamint passziacutev elemekből feleacutepiacutetett lineaacuteris neacutegypoacutelus A helyettesiacutető keacutepek alkalmazaacutesa szemleacuteletesseacute eacutes aacutetlaacutethatoacutebbaacute teszi az erősiacutetők műkoumldeacuteseacutet meacuteretezeacuteseacutet
Az aktiacutev elemek neacutegypoacutelusos helyettesiacutető keacutepeineacutel a hibrid (h) az inverz hibrid (d) vagy az admittancia (y) parameacutetereket alkalmazzaacutek
Hibrid (vegyes h) parameacuteterű egyenletrendszer
2221212
2121111
uhihi
uhihu
Inverz hibrid (fordiacutetott vegyes d) parameacuteterű egyenletrendszer
i d u d i
u d u d i1 11 1 12 2
2 21 1 22 2
Admittancia (vezetőkeacutepesseacuteg y) parameacuteteres egyenletrendszer
i y u y u
i y u y u1 11 1 12 2
2 21 1 22 2
1 Bipolaacuteris tranzisztorok helyettesiacutető keacutepe
Kisfrekvenciaacutes műkoumldteteacutesneacutel a bipolaacuteris tranzisztorokhoz leggyakrabban a hibrid (h) parameacutetereket hasznaacuteljaacutek
Nagyfrekvenciaacuten az admittancia (y) parameacutetereket alkalmazzaacutek
A 7 eacutes 8 aacutebraacuten az NPN tiacutepusuacute bipolaacuteris tranzisztorok helyettesiacutető keacutepei laacutethatoacutek
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
10
7 aacutebra Bipolaacuteris tranzisztor kisfrekvenciaacutes hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
8 aacutebra Bipolaacuteris tranzisztor nagyfrekvenciaacutes admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
A bipolaacuteris tranzisztoroknaacutel megfigyelhető hogy 1 db aacuteramgeneraacutetorral eacutes 2 db ellenaacutellaacutessal megalkothatoacute a helyettesiacutető keacutep Termeacuteszetesen a PNP tranzisztorokhoz illetve azok koumlzoumls kollektoruacute eacutes koumlzoumls baacutezisuacute alkalmazaacutesaihoz hasonloacute elvű helyettesiacutető keacutepek keacutesziacutethetők
1 Unipolaacuteris tranzisztorok helyettesiacutető keacutepei
A teacutervezeacuterleacutesű tranzisztorokhoz meacutereacutestechnikai szempontok szerint az admittancia (y) vagy az inverz hibrid (d) parameacutetereket alkalmazzaacutek
A 9 eacutes 10 aacutebraacuten N csatornaacutes source kapcsolaacutesuacute jFET tranzisztorok helyettesiacutető keacutepei tanulmaacutenyozhatoacutek
9 aacutebra jFET tranzisztor admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
11
10 aacutebra jFET tranzisztor inverz hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
Az unipolaacuteris tranzisztorok helyettesiacutető keacutepein megfigyelhető hogy a bemeneti aacuteramuk elhanyagolhatoacute iacutegy bemenetuumlk szakadaacutesnak tekinthető A helyettesiacutető keacutep 1db feszuumlltseacuteg- vagy aacuteramgeneraacutetorboacutel 1 db ellenaacutellaacutesboacutel eacutes egy db szakadaacutes jelkeacutepből oumlsszerakhatoacute
Termeacuteszetesen a P csatornaacutes jFET-ekhez vagy a MOSFET-ekhez illetve azok drain eacutes gate kapcsolaacutesaihoz hasonloacute elvű helyettesiacutető keacutepek keacutesziacutethetők
Az eddigiekben koumlrbejaacutertuk a bipolaacuteris eacutes az unipolaacuteris tranzisztorok neacutegypoacutelusos helyettesiacutető keacutepeit Az elsajaacutetiacutetott ismeretek birtokaacuteban elkeacutesziacutethető baacutermely erősiacutető alapkapcsolaacutes vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute helyettesiacutető keacutepe Gyakorlati peacuteldakeacutent a 11 aacutebraacuten vizsgaacuteljuk meg egy koumlzoumls emitteres baacutezisosztoacutes alapkapcsolaacutes hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet
11 aacutebra Koumlzoumls emitteres alapkapcsolaacutes eacutes hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
A 11 aacutebra NPN tranzisztoros emitter kapcsolaacutesuacute erősiacutetőjeacutet feszuumlltseacuteggeneraacutetor (ug Rg) vezeacuterli s a kimeneteacutet terhelő ellenaacutellaacutes (Rt) zaacuterja Az aacutebraacuten elkuumlloumlniacutetve felismerhető a tranzisztor hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe A baacutezisosztoacute (R1 R2) eacutes a munkaellenaacutellaacutes (Rc) elhelyezkedeacuteseacutet a helyettesiacutető keacutepen magyaraacutezza hogy az UT feszuumlltseacutegű taacutepegyseacuteg vaacuteltakozoacute aacuteram szempontjaacuteboacutel roumlvidzaacuternak tekinthető A kondenzaacutetorok (Cbe Cki CE) vaacuteltakozoacute aacuteramon a helyettesiacutető keacutepen szinteacuten roumlvidzaacuterkeacutent szerepelnek Az emitter kondenzaacutetor a helyettesiacuteteacutesneacutel az emitter ellenaacutellaacutet is roumlvidre zaacuterja
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
12
Termeacuteszetesen hasonloacutean helyettesiacutethető a toumlbbi bipolaacuteris tranzisztoros alapkapcsolaacutes s ugyanilyen moacutedszerrel megalkothatoacutek a teacutervezeacuterleacutesű tranzisztoros alapkapcsolaacutesok helyettesiacutető keacutepei
Az erősiacutetők vaacuteltakozoacute aacuteramuacute jellemzőit a kapcsolaacutesi rajzuk eacutes helyettesiacutető keacutepeik segiacutetseacutegeacutevel lehet legszemleacuteletesebben eacutertelmezni
ERŐSIacuteTŐK JELLEMZŐI Erősiacutető elektronikus aacuteramkoumlr aktiacutev neacutegypoacutelus amely a bemeneteacutere vezetett elektromos jelből a kimeneteacuten megegyező hullaacutemformaacutejuacute de tetszőlegesen nagyobb eacuterteacutekű elektromos jelet szolgaacuteltat A kapcsolaacuteshoz alkalmazott taacutepegyseacuteg energiaacuteja fedezi a nagyobb eacuterteacutekű jel teljesiacutetmeacutenynoumlvekedeacuteseacutet
Erősiacuteteacutes vezeacuterelt teljesiacutetmeacuteny-aacutetalakiacutetaacutes
A 12 aacutebraacuten egy erősiacutető aacuteltalaacutenos toumlmbvaacutezlatos jeloumlleacutese laacutethatoacute Az erősiacutető bemeneteacuten egy ug feszuumlltseacutegű Rg belső ellenaacutellaacutesuacute generaacutetor biztosiacutetja az ube bemeneti feszuumlltseacuteget eacutes ibe bemeneti aacuteramot A kimeneten Rt terhelő ellenaacutellaacuteson joumln leacutetre az uki kimeneti feszuumlltseacuteg eacutes az iki kimeneti aacuteram
12 aacutebra Erősiacutető toumlmbvaacutezlatos jeloumlleacutese
A toumlmbvaacutezlatos jeloumlleacutesen feltuumlntetett haacuteromszoumlg jelkeacutepezi az erősiacuteteacutes iraacutenyaacutet Az erősiacuteteacutesek megvaloacutesiacutetaacutesaacutehoz aktiacutev elem(ek) (bipolaacuteris eacutesvagy unipolaacuteris tranzisztorok) szuumlkseacutegesek Az erősiacutető kapcsolaacutesokban a munkapont beaacutelliacutetaacutesaacutera ellenaacutellaacutesok kellenek melyek befolyaacutesoljaacutek az erősiacutető jellemzőit is A gyakorlati aacuteramkoumlroumlkben a megfelelő műkoumldeacutest kondenzaacutetorok is biztosiacutetjaacutek
Az erősiacutetőket kuumlloumlnboumlző szempontok szerint osztaacutelyozhatjuk A kuumlloumlnboumlző erősiacutetőfajtaacutekat s azok roumlvid ismertetőjeacutet - a teljesseacuteg igeacutenye neacutelkuumll - a 13 aacutebra tartalmazza
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
13
13 aacutebra Az erősiacutetők csoportosiacutetaacutesa
Az erősiacutetők legfontosabb jellemzői az alaacutebbi csoportokba sorolhatoacutek
- Erősiacuteteacutesek - Bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutes - Egyeacuteb erősiacutető jellemzők
1 Erősiacuteteacutesek
Az erősiacutető kapcsolaacutesoknaacutel eacutertelmezett erősiacuteteacutesek feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes aacuteramerősiacuteteacutes teljesiacutetmeacutenyerősiacuteteacutes Az erősiacuteteacutesek kifejezhetők viszonyszaacutemban eacutes logaritmikusan decibel-ben is Az alaacutebbi oumlsszefuumlggeacuteseket elsősorban a meacutereacuteses meghataacuterozaacutesokhoz alkalmazzaacutek
Feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes nagysaacutega a kimeneti eacutes a bemeneti feszuumlltseacuteg csuacutecseacuterteacutekeacutenek vagy effektiacutev eacuterteacutekeacutenek haacutenyadosa
effbe
effki
csuacutecsbe
csuacutecskiu U
U
U
UA
dBAa uu lg 20
Aacuteramerősiacuteteacutes nagysaacutega a kimeneti eacutes a bemeneti aacuteram csuacutecseacuterteacutekeacutenek vagy effektiacutev eacuterteacutekeacutenek haacutenyadosa
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
14
effbe
effki
csuacutecsbe
csuacutecskii I
I
I
IA
dBAa ii lg 20
Teljesiacutetmeacutenyerősiacuteteacutes nagysaacutega a kimeneti eacutes a bemeneti teljesiacutetmeacuteny csuacutecseacuterteacutekeacutenek vagy effektiacutev eacuterteacutekeacutenek haacutenyadosa
iueffbe
effki
csuacutecsbe
csuacutecskip AA
P
P
P
PA
dBAa pp lg 10
Szinuszos vezeacuterleacutes eseteacuten a csuacutecseacuterteacutek eacutes az effektiacutev eacuterteacutek koumlzoumltti kapcsolat
2
csuacutecseacuterteacutekeacuterteacutekeffektiacutev
Fontos az erősiacuteteacutesek a valoacutesaacutegban preciacutezen csak komplex szaacutemokkal eacutertelmezhetők mert bemeneti eacutes kimeneti jelei ritkaacuten azonos faacutezisuacuteak A fenti oumlsszefuumlggeacutesek a faacutezisszoumlget nem veszik figyelembe
2 Bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutes
Az erősiacutetők bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesait az Ohm toumlrveacuteny alkalmazaacutesaacuteval iacuterhatjuk fel Az oumlsszefuumlggeacutesekben a csuacutecseacuterteacutekekkel vagy az effektiacutev eacuterteacutekekkel szaacutemolunk Az alaacutebbi keacutepleteket elsősorban a meacutereacuteses meghataacuterozaacutesnaacutel alkalmazzaacutek
Bemeneti ellenaacutellaacutes nagysaacutegaacutet az erősiacutető bemeneti feszuumlltseacutegeacutenek (Ube) eacutes bemeneti aacuteramaacutenak (Ibe) haacutenyadosa hataacuterozza meg
effbe
effbe
csuacutecsbe
csuacutecsbebe I
U
I
Ur
Kimeneti ellenaacutellaacutes nagysaacutegaacutet az erősiacutető terheleacutes neacutelkuumlli uumlresjaacuterati kimeneti feszuumlltseacutegeacutenek (Ukiuuml) eacutes kimeneti roumlvidzaacuteraacutesi aacuteramaacutenak (Ikir) haacutenyadosa hataacuterozza meg
effrki
effuumlki
csuacutecsrki
csuacutecsuumlkiki I
U
I
Ur
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
15
14 aacutebra Az erősiacutető feleacutepiacuteteacutese a bemenet eacutes a kimenet szempontjaacuteboacutel
A 14 aacutebraacuten megfigyelhető hogy az erősiacutető bemeneti reacuteszeacutet a bemeneti ellenaacutellaacutes keacutepviseli amely terheli a vezeacuterlő generaacutetort Az erősiacutető kimeneti oldala generaacutetorkeacutent foghatoacute fel amelyet a terhelő ellenaacutellaacutes terhel
Elmeacuteleti meacuteretezeacutesekneacutel a pontos oumlsszefuumlggeacuteseket az erősiacutető teljes helyettesiacutető keacutepe alapjaacuten lehet feliacuterni
3 Egyeacuteb erősiacutető jellemzők
Az erősiacutetők gyakorlati alkalmazaacutesa egyeacuteb jellemzők ismereteacutet is megkoumlveteli Ezek koumlzuumll a legfontosabbak a koumlvetkezők frekvenciamenet hataacuterfrekvenciaacutek saacutevszeacutelesseacuteg zajteacutenyező torziacutetaacutesi teacutenyezők
Frekvenciamenet az erősiacutető frekvencia-aacutetviteleacutere jellemző diagram amely a feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes frekvenciafuumlggeacuteseacutet szemleacutelteti
Hataacuterfrekvenciaacutek (fa ff) azon keacutet frekvencia amelyekneacutel az erősiacutető feszuumlltseacutegerősiacuteteacutese a koumlzepes frekvenciaacuten (fk) meacutert erősiacuteteacutes 707 -a illetve az erősiacuteteacutes 3 dB-lel kisebb mint a koumlzepes frekvenciaacuten meacutert erősiacuteteacutes dB-ben A keacutet hataacuterfrekvencia fa alsoacute- ff felső hataacuterfrekvencia A műszaki gyakorlatban az erősiacutetők alsoacute hataacuterfrekvenciaacutejaacutet leginkaacutebb a laacutethatoacute csatoloacute kondenzaacutetorok kapacitaacutesai (Cbe Cki) okozzaacutek A 3 dB-es erősiacuteteacutescsoumlkkeneacutesből matematikailag az alaacutebbi oumlsszefuumlggeacutesek vezethetők le
gbeC RrXbe
gbea
be RrfC
2
1
tkiC RrXki
tkiaki Rrf
C
2
1
A felső hataacuterfrekvenciaacutet doumlntően a laacutethatatlan szoacutert- szereleacutesi- eacutes reacutetegkapacitaacutesok okozzaacutek
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
16
Saacutevszeacutelesseacuteg (B) az alsoacute- eacutes a felső hataacuterfrekvenciaacutek koumlzoumltti frekvenciatartomaacuteny
af ffB
A 15 aacutebra szemleacutelteti egy szeacutelessaacutevuacute erősiacutető frekvenciameneteacutet saacutevszeacutelesseacutegeacutet alsoacute- eacutes felső hataacuterfrekvenciaacutejaacutet
15 aacutebra Egy szeacutelessaacutevuacute erősiacutető frekvenciamenete
A 15 aacutebraacuten megfigyelhető egy gyakorlati szeacutelessaacutevuacute erősiacutető frekvenciafuumlggeacutese hataacuterfrekvenciaacutei koumlzepes frekvenciaacuteja eacutes saacutevszeacutelesseacutege
A műszaki gyakorlatban alkalmazott erősiacutetőkkel szemben elvaacuteraacutes hogy a műkoumldeacutesi tartomaacutenyban a bemeneti eacutes kimeneti jel alakja ne teacuterjen el egymaacutestoacutel A valoacutesaacutegban felleacutepő zajok zavarok torziacutetaacutesokat okoznak a felerősiacutetett jel alakjaacuteban
A tovaacutebbiakban megvizsgaacuteljuk a zajok eacutes torziacutetaacutesok erősiacutetőkre gyakorolt hataacutesait a zajok eacutes torziacutetaacutesok legfontosabb jellemzőit
Jel a hasznos informaacutecioacutet tartalmazoacute feszuumlltseacuteg vagy aacuteram meghataacuterozott időfuumlggveacuteny szerinti vaacuteltozaacutesa
Zaj zavaroacute jelek oumlsszesseacutege melynek időfuumlggveacutenye szabaacutelytalan s hasznos informaacutecioacutet nem tartalmaz
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
17
Az erősiacutetőkben keletkező zajokat doumlntő meacuterteacutekben a toumllteacuteshordozoacutek rendezetlen mozgaacutesa okozza Az ilyen zajok felleacutepnek az erősiacutető ohmos jellegű ellenaacutellaacutesaiban eacutes aktiacutev eszkoumlzeiben egyaraacutent Fajtaacutei
Termikus zaj a toumllteacuteshordozoacutek rendezetlen hőmozgaacutesa miatt felleacutepő zaj Eacuterteacutekeacutet aacutetlagos zajteljesiacutetmeacutenykeacutent zajfeszuumlltseacutegkeacutent vagy zajaacuteramkeacutent adjaacutek meg
Soumlreacutetzaj feacutelvezetőkben a toumllteacuteshordozoacutek PN aacutetmeneten toumlrteacutenő aacutethaladaacutesaacutenaacutel keletkezik Kisfrekvenciaacuten főleg a Zener dioacutedaacuteknaacutel jelentős
Villoacutedzaacutesi zaj (flicker-zaj) aktiacutev eacutes passziacutev aacuteramkoumlri elemeken a gyaacutertaacutestechnoloacutegia koumlvetkezteacuteben felleacutepő zaj Kisfrekvenciaacuten leginkaacutebb a MOSFET-ekneacutel veszeacutelyes
Jelzaj viszony a jelteljesiacutetmeacuteny eacutes a zajteljesiacutetmeacuteny haacutenyadosa dB-ben kifejezve Az erősiacutető zajossaacutegaacutenak egyik szaacutemszerű jellemzője (Angol roumlvidiacuteteacutessel SNR vagy SN rarr Signal to Noise Ratio)
dBlg10
dB
zaj
jel
zaj
jel
P
P
P
P
A keacutepletben Pjel rarr jelteljesiacutetmeacuteny Pzaj rarr zajteljesiacutetmeacuteny
Zajteacutenyező az erősiacutető bemeneteacutere eacutes kimeneteacutere vonatkoztatott jelzaj viszonyok haacutenyadosa dB-ben kifejezve
dB1
lg10lg10e
dB
bzaj
kizaj
p
kizaj
kijel
bezaj
bejel
P
P
A
P
P
P
P
F
A keacutepletben AP rarr az erősiacutető teljesiacutetmeacutenyerősiacuteteacutese
Zajszint a hangossaacuteg eacuterzeacutekeleacuteseacutehez tartozoacute jellemző amely a meacutert zajteljesiacutetmeacuteny eacutes a hallaacuteskuumlszoumlb hangintenzitaacutesaacutehoz tartozoacute zajteljesiacutetmeacuteny haacutenyadosa dB-ben kifejezve
dBlg100
dB
zaj
zaj
P
Pd
A keacutepletben viszonyiacutetaacutesi alapkeacutent a Pzaj0 rarr a hallaacuteskuumlszoumlb hangintenzitaacutesaacutehoz (1 kHz-neacutel 10-12 Wm2) tartozoacute zajteljesiacutetmeacuteny szerepel
Eacuterdekesseacuteg a zajszint emberi szervezetre gyakorolt hataacutesa a hangossaacuteg fuumlggveacutenyeacuteben a koumlvetkező
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
18
- 30 dB zajszint rarr pszicheacutes - 65 dB zajszint rarr vegetatiacutev - 90 dB zajszint rarr halloacuteszervi - 120 dB zajszint rarr faacutejdalomkuumlszoumlb - 120 -130 dB zajszint rarr maradandoacute hallaacuteskaacuterosodaacutes - 160 dB zajszint rarr dobhaacutertyarepedeacutes - 175 dB zajszint rarr halaacutelos koumlvetkezmeacutenyű
Torziacutetaacutes erősiacutetőkben felleacutepő jelenseacuteg melynek hataacutesaacutera a vezeacuterlő analoacuteg jel időfuumlggveacutenyeacutenek tulajdonsaacutegai a kimenetre eacuterve nem kiacutevaacutent moacutedon megvaacuteltoznak Maacuteskeacutent fogalmazva a jel spektrumaacuteban talaacutelhatoacute kuumlloumlnboumlző frekvenciaacutejuacute oumlsszetevők erősiacuteteacuteskor moacutedosulnak A torzulaacutesok meacuterteacutekeacutet a vezeacuterlő analoacuteg jel frekvenciaacuteja eacutes amplituacutedoacuteja befolyaacutesolja
Lineaacuteris torziacutetaacutesok az erősiacutető a kuumlloumlnboumlző frekvenciaacutejuacute jeleket nem egyforma meacuterteacutekben erősiacuteti (frekvenciatorziacutetaacutes) illetve moacutedosiacutetja a jel komponenseinek egymaacuteshoz viszonyiacutetott faacutezishelyzeteacutet (faacutezistorziacutetaacutes) A lineaacuteris torziacutetaacutesokat az erősiacutető frekvenciafuumlggő lineaacuteris karakterisztikaacutejuacute elemei (L C) okozzaacutek
Nemlineaacuteris torziacutetaacutesok az erősiacutető a kuumlloumlnboumlző amplituacutedoacutejuacute jeleket nem egyforma meacuterteacutekben erősiacuteti Az erősiacutető kimeneteacuten nem kiacutevaacutenatos jeloumlsszetevők jelennek meg Harmonikus torziacutetaacutes a kimeneten megjelenő jeloumlsszetevők frekvenciaacutei a bemeneti jeloumlsszetevők frekvenciaacutejaacutenak (alapharmonikus) egeacutesz szaacutemuacute toumlbbszoumlroumlsei (felharmonikusok) Modulaacutecioacutes torziacutetaacutes a kimeneten megjelenő jeloumlsszetevők frekvenciaacutei a bemeneti jeloumlsszetevők frekvenciaacuteinak oumlsszegei eacutes kuumlloumlnbseacutegei A nemlineaacuteris torziacutetaacutesokat az erősiacutető nemlineaacuteris karakterisztikaacutejuacute elemei (feacutelvezető eszkoumlzoumlk) okozzaacutek
Harmonikus torziacutetaacutesi teacutenyező az oumlsszegzett felharmonikusok effektiacutev eacuterteacutekeacutenek eacutes a teljes jel effektiacutev eacuterteacutekeacutenek az araacutenya -ban kifejezve
223
22
21
223
22
n
nh
UUUU
UUUk
U1rarr az alapharmonikus jel feszuumlltseacutegeacutenek effektiacutev eacuterteacuteke
U2 U3hellipUn rarr a felharmonikus jelek feszuumlltseacutegeinek effektiacutev eacuterteacuteke
4 Erősiacutetők meacuteretezeacutese
Az erősiacutető fokozatok meacuteretezeacutese a műszaki gyakorlatban leegyszerűsiacutetve 3 fő leacutepeacutesből aacutell A meacuteretezeacutes leacutepeacutesei
1 leacutepeacutes az aacuteramkoumlr feleacutepiacuteteacuteseacutenek megtervezeacutese az aacuteramkoumlr megrajzolaacutesa
2 leacutepeacutes munkapont beaacutelliacutetaacutes
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
19
3 leacutepeacutes vaacuteltakozoacute aacuteramuacute erősiacutető parameacuteterek meghataacuterozaacutesa
Az eddig taacutergyaltak alapjaacuten tegyuumlnk kiacuteseacuterletet egy kivaacutelasztott erősiacutető alapkapcsolaacutes meacuteretezeacuteseacutere
MEacuteRETEZEacuteSI FELADAT
Veacutegezzuumlk el a 16 aacutebraacuten laacutethatoacute source kapcsolaacutesuacute unipolaacuteris tranzisztoros erősiacutető meacuteretezeacuteseacutet
Munkaponti adatok UGS0 = -2 V UDS0 = 8 V ID0 = 14 mA jFET parameacuteterek y21 = 10 mS y22 = 25 microS Egyeacuteb adatok UT = 24 V RG = 200 kΩ Rt = 15 kΩ ug = 25 mV Rg = 25 kΩ Feladatok a) Hataacuterozzuk meg RS eacutes RD eacuterteacutekeacutet b) Hataacuterozzuk meg a fokozat bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesaacutet c) Hataacuterozzuk meg a terhelt erősiacutető feszuumlltseacutegerősiacuteteacuteseacutet d) Hataacuterozzuk meg a terhelt erősiacutető kimeneti feszuumlltseacutegeacutet e) Hataacuterozzuk meg Cki eacuterteacutekeacutet uacutegy hogy a kapcsolaacutes alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja fa =15 Hz legyen (A toumlbbi kapacitaacutes nem szoacutel bele az aacutetvitelbe)
16 aacutebra Source kapcsolaacutesuacute unipolaacuteris tranzisztoros erősiacutető
Megoldaacutes
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
20
a) Az aacuteramkoumlroumln bejeloumllt egyenfeszuumlltseacutegek eacutes egyenaacuteramok figyelembeveacuteteleacutevel az oumlsszefuumlggeacutesek feliacuteraacutesaacutehoz az elektrotechnika Ohm- eacutes Kirchhoff toumlrveacutenyeit alkalmazzuk (A kapcsolaacutes bemeneteacuten az IG gate aacuteram elhanyagolhatoacute)
SRGS UU 0
kI
UR
D
GSS 431
mA 41
V 2
0
0
kV
I
UUUR
D
RDSTD
S 10mA 41
2V 8V 24
0
0
b) Az erősiacutető bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesaacutet a kapcsolaacutes y parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacuteből lehet legegyszerűbben meghataacuterozni A helyettesiacutető keacutep a 17 aacutebraacuten laacutethatoacute
17 aacutebra A source kapcsolaacutesuacute erősiacutető y parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
Ha a bemenet felől illetve a kimenet felől betekintuumlnk a helyettesiacutető neacutegypoacutelusba koumlnnyedeacuten feliacuterhatjuk a bemeneti eacutes a kimeneti ellenaacutellaacutes oumlsszefuumlggeacuteseacutet majd behelyettesiacuteteacutes utaacuten meghataacuterozhatjuk az eacuterteacutekeket
kRr Gbe 200
kS
ky
Rr Dki 825
110
1
22
c) A feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes meghataacuterozaacutesaacutehoz egy roumlvid levezeteacutes utaacuten eljuthatunk
be
kiut u
uA
tD
sbeski RR
yuyu
2221
1
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
21
152)158(10)(21 kkmSRRyA tkiut
A veacutegeredmeacutenyből laacutethatoacute hogy az erősiacutető faacutezist fordiacutet
d) A kimeneti feszuumlltseacuteg meghataacuterozaacutesaacutehoz előszoumlr fel kell iacuterni a vezeacuterlő generaacutetorboacutel az erősiacutető bemeneteacutere jutoacute vaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteget majd a feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes segiacutetseacutegeacutevel kimeneti feszuumlltseacuteggeacute alakiacutetva hataacuterozhatjuk meg a pontos eacuterteacuteket
mVRR
Ruu
gG
Ggbe 2222
k 25k 002
k 002mV 25
VmVuAu beutkit 1612222152
e) A megadott parameacuteterek szerint az erősiacutető alsoacute hataacuterfrekvenciaacutejaacutet csak a Cki kimeneti kapacitaacutes okozza Az erősiacutető helyettesiacutető keacutepeacutenek kimeneti koumlreacuteben (ld 18 aacutebra) a hataacuterfrekvencia definiacutecioacutejaacuteboacutel adoacutedoacute egyenlőseacutegből a hataacuterfrekvencia kiszaacutemiacutetaacutesaacutehoz juthatunk
18 aacutebra Az erősiacutető kimeneti koumlreacutenek kisfrekvenciaacutes helyettesiacutető keacutepe
A feszuumlltseacutegosztaacutes toumlrveacutenyeacutet alkalmazva levezeteacutessel bizonyiacutethatoacute hogy a hataacuterfrekvenciaacuten bekoumlvetkező 3 dB-es erősiacuteteacutes szintcsoumlkkeneacutesneacutel a csatoloacute kondenzaacutetor reaktanciaacuteja eacuterteacutekre megegyezik a koumlruumlloumltte elhelyezkedő ellenaacutellaacutesok eredőjeacutevel
tkitDC RrRRy
Xki
22
1
kiaC Cf
Xki
2
1
nFHzRrf
Ctkia
ki 46210511080152
1
2
144
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
22
Oumlsszefoglalaacutes
Az esetfelveteacutes kapcsaacuten kideruumllt hogy leendő munkahelye a koumlzeljoumlvőben uacutej szakmai profilra fog aacutetaacutellni Az uacutej feladatok koumlzoumltt gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők tervezeacutese eacutes meacuteretezeacutese szerepel A munkaacuteba aacutellaacutes előtt egy speciaacutelis szakmai tanfolyamon vesz reacuteszt melynek beleacutepeacutesi felteacutetele a bipolaacuteris eacutes unipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett erősiacutetőfokozatok munkapontbeaacutelliacutetaacutesi megoldaacutesainak vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőinek az ismerete Jelen tananyagreacutesztől segiacutetseacuteget kaphatott a meacuteretezeacutesi alapok elsajaacutetiacutetaacutesaacutehoz felfrissiacuteteacuteseacutehez
Az informaacutecioacutefrissiacuteteacutes roumlvid bevezetővel kezdődoumltt melyben taacutejeacutekozoacutedhatott a szakmai informaacutecioacutetartalomra vonatkozoacute tudnivaloacutekroacutel
A gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők meacuteretezeacuteseacutehez szilaacuterd alapokat nyuacutejtott az erősiacutetők feleacutepiacuteteacuteseacutenek belső kapcsolatrendszereacutenek a megismereacutese Ehhez meg kellett vizsgaacutelni az elviekben leacutetező sztatikus műkoumldeacutesi uumlzemmoacutedot ahonnan egyenes uacutet vezetett az elektronikai gyakorlat dinamikus uumlzemmoacutedjaacutenak a tisztaacutezaacutesaacutehoz
Egy erősiacutető fokozat műkoumldteteacutese előtt biztosiacutetani kellett a munkapont beaacutelliacutetaacutest amely leacutenyegeacuteben az erősiacutető egyenaacuteramuacute meacuteretezeacuteseacutet jelentette Tisztaacutezoacutedtak a kuumlloumlnboumlző osztaacutelyokba sorolt munkapontbeaacutelliacutetaacutesi megoldaacutesok előnyei eacutes haacutetraacutenyai Kapcsolaacutesi rajzok bizonyiacutetottaacutek hogy a munkapontbeaacutelliacutetaacutes megvaloacutesiacutethatoacute egy taacutepegyseacuteg eacutes az aktiacutev elemhez csatlakozoacute kuumlloumlnboumlző eacuterteacutekű ellenaacutellaacutesok beiktataacutesaacuteval
Az aktiacutev elemelemek eacutes a kapcsoloacutedoacute ellenaacutellaacutesok meghataacuteroztaacutek az erősiacutetők vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőit Kuumlloumln kategoacuteriaacuteba keruumlltek az erősiacuteteacutes fajtaacutek a be- eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesok eacutes az erősiacutető egyeacuteb jellemzői Egy erősiacutető fokozat frekvencia-aacutetviteleacutenek taacutergyalaacutesaacutenaacutel tisztaacutezoacutedott hogy csatoloacute- hidegiacutető- szereleacutesi- szoacutert- eacutes reacuteteg-kapacitaacutesok is befolyaacutesoljaacutek a műkoumldeacutest
Az erősiacutetők meacuteretezeacutese alapvetően munkapont beaacutelliacutetaacutest eacutes vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzők meghataacuterozaacutesaacutet jelentette A meacuteretezeacutest megkoumlnnyiacutetette az aktiacutev elem illetve a teljes erősiacutető neacutegypoacutelusos helyettesiacutető keacutepeacutenek a felrajzolaacutesa Mindezt kuumlloumln-kuumlloumln meg kellett vizsgaacutelni a bipolaacuteris eacutes az unipolaacuteris tranzisztorral feleacutepiacutetett erősiacutetőkneacutel Egy oumlsszefoglaloacute taacuteblaacutezatboacutel kideruumllt hogy a műszaki gyakorlatban igen sokfeacutele erősiacutető elnevezeacutessel talaacutelkozhatunk A meacuteretezeacutes gyakorlati megvaloacutesiacutetaacutesaacutet mintafeladatok eacutes meacutertezeacutesi feladat zaacuterta
A meacuteretezeacutes leacutepeacuteseinek elmeacuteleti tisztaacutezaacutesa majd veacutegrehajtaacutesa utaacuten elegendő informaacutecioacute gyűlhetett oumlssze az erősiacutető aacuteramkoumlroumlk megtervezeacuteseacutehez oumlsszeaacutelliacutetaacutesaacutehoz eacutes a gyakorlati alkalmazaacutesaihoz
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
23
TANULAacuteSIRAacuteNYIacuteTOacute
Az elektronikai aacuteramkoumlroumlk alapjait taacutergyaloacute teacutemakoumlrhoumlz tartozoacute ismeretek alkalmazaacutesaacutehoz az iacuterott szakmai szoumlveg megeacuterteacutese a kuumlloumlnboumlző keacuteszseacutegek fejleszteacutese szuumlkseacuteges
Az elsajaacutetiacutetott informaacutecioacutek gyakorlati alkalmazaacutesaacutehoz elengedhetetlen a gyakorlatias feladateacutertelmezeacutes moacutedszer kompetencia fejleszteacutese
A szakmai szoumlveg alapos tanulmaacutenyozaacutesa eacutes feldolgozaacutesa utaacuten ceacutelszerű az alaacutebbi gyakorloacute feladatok megoldaacutesa
1 feladat Egyszerű kapcsolaacutesi rajzok elkeacutesziacuteteacuteseacutevel mutassa be az erősiacutetők sztatikus eacutes dinamikus uumlzemmoacutedja koumlzoumltti kuumlloumlnbseacutegeket
2 feladat Rajzolja fel egy teacutervezeacuterleacutesű tranzisztor transzfer karakterisztikaacutejaacutet s jeloumlljoumln meg rajta egy M1 eacutes M2 munkapontot Az M1 munkapont a lineaacuteris az M2 munkapont a nemlineaacuteris műkoumldeacutesi tartomaacutenyban helyezkedjeacutek el
3 feladat Keacutesziacutetse el egy koumlzoumls emitteres erősiacutetőfokozat kapcsolaacutesi rajzaacutet eacutes hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet Az aacuteramkoumlrhoumlz alkalmazzon 4 db ellenaacutellaacutest 3 db kondenzaacutetort 1 db taacutepegyseacuteget vezeacuterlő generaacutetort eacutes terhelő ellenaacutellaacutest
4 feladat Keacutesziacutetse el egy source kapcsolaacutesuacute JFET-es erősiacutetőfokozat kapcsolaacutesi rajzaacutet eacutes admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet Az aacuteramkoumlrhoumlz alkalmazzon 3 db ellenaacutellaacutest 3 db kondenzaacutetort 1 db taacutepegyseacuteget vezeacuterlő generaacutetort eacutes terhelő ellenaacutellaacutest
5 feladat A 3 eacutes 4 feladathoz elkeacutesziacutetett kapcsolaacutesi rajzokon tuumlntesse fel az aktiacutev elemhez tartozoacute munkaponti feszuumlltseacutegeket eacutes aacuteramokat Iacuterja fel a munkaponti adatok kiszaacutemiacutetaacutesaacutera szolgaacuteloacute matematikai oumlsszefuumlggeacuteseket
6 feladat Iacuterja le az alaacutebbi elektronikai alapfogalmak jelenteacuteseacutet
- B osztaacutelyuacute munkapontbeaacutelliacutetaacutes - hibrid parameacuteteres egyenletrendszer - erősiacutető frekvenciamenete
7 feladat Sorolja fel az erősiacutető fokozatok vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőit Iacuterja fel a jellemzőkhoumlz tartozoacute matematikai oumlsszefuumlggeacuteseket
8 feladat Hataacuterozza meg dB-ben az alaacutebbi viszonyszaacutemban megadott erősiacuteteacutes eacuterteacutekeket
- Au = -150 - Ai = 365 - AP = 1450
9 feladat Hataacuterozza meg viszonyszaacutemban az alaacutebbi dB-ben megadott erősiacuteteacutes eacuterteacutekeket
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
24
- Au = 45 dB - Ai = 32 dB - AP = 70 dB
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
25
OumlNELLENŐRZŐ FELADATOK
1 feladat
Szaacutemiacutetaacutessal hataacuterozza meg az alaacutebbi koumlzoumls emitteres baacutezisaacuteram taacuteplaacutelaacutesuacute erősiacutető munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesait
19 aacutebra
Adatok
UT = 10 V IC0 = 25 mA UE0 = 2 V UCE0 = 3V B = 200 UBE0 = 06 V
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
26
Feladatok
a) Jeloumllje be a kapcsolaacutesi rajzon a munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok meghataacuterozaacutesaacutehoz szuumlkseacuteges egyenaacuteramokat eacutes egyenfeszuumlltseacutegeket
b) Hataacuterozza meg a munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok (RC RE RB) szaacutemszerű eacuterteacutekeacutet
RC =
RE =
RB=
2 feladat
Meacuteretezze az alaacutebbi Source kapcsolaacutesuacute erősiacutető fokozatot
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
27
20 aacutebra
Adatok
UT = 12 V Rt = 20 k RG = 1 M RD = 4 k y21s = 25 mS y22s = 25 S Ug = 50 mV Rg = 50 k
Feladatok
a) Keacutesziacutetse el a meacuteretezeacutes előtt aacutelloacute aacuteramkoumlr admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
28
b) Hataacuterozza meg dB-ben az erősiacutető feszuumlltseacutegerősiacuteteacuteseacutet terhelő ellenaacutellaacutes neacutelkuumll eacutes terheleacutessel
Au=
au=
Aut=
aut=
c) Szaacutemiacutetsa ki az erősiacutető fokozat bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesaacutet
Rbe=
Rki=
d) Hataacuterozza meg a terhelt erősiacutető fokozat kimeneteacuten megjelenő feszuumlltseacuteg eacuterteacutekeacutet
Ukit=
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
29
3 feladat
Meacuteretezze egy RC csatolaacutesuacute erősiacutető alapkapcsolaacutes csatoloacute kondenzaacutetorait
Adatok
rbe= 1 M bemeneti ellenaacutellaacutes rki= 4 k kimeneti ellenaacutellaacutes Rg= 10 k vezeacuterlő generaacutetor belső ellenaacutellaacutesa Rt= 20 k terhelő ellenaacutellaacutes fa1= 10Hz a bemeneti koumlr alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja fa2= 40 Hz a kimeneti koumlr alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja
Feladatok
a) Keacutesziacutetse el az erősiacutető bemeneteacutehez tartozoacute helyettesiacutető aacuteramkoumlrt eacutes az alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a bemeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesaacutet
Cbe=
b) Keacutesziacutetse el az erősiacutető kimeneteacutehez tartozoacute helyettesiacutető aacuteramkoumlrt eacutes az alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a kimeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesaacutet
Cki=
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
30
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
31
MEGOLDAacuteSOK
1 feladat
a) A munkaponti egyenaacuteramok eacutes egyenfeszuumlltseacutegek feltuumlnteteacutese a kapcsolaacutesi rajzon
21 aacutebra
b) A munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok szaacutemszerűsiacutetett meghataacuterozaacutesa
Az ellenaacutellaacutesok kiszaacutemiacutetaacutesaacutehoz a kapcsolaacutesi rajz segiacutetseacutegeacutevel az Ohm- eacutes a Kirchhoff-toumlrveacutenyek alkalmazaacutesaacuteval lehet eljutni
0CEUUUU00
EC RRT
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
32
V2U 00 ER U
E
V5V3V2V10UUUU 0CE00
EC RTR
Ω200mA25
V5
I
UR
0CC
0 CR
μA125200
mA25
B
II 0C
0B
mA12552μA251mA52III 0B0C0E
Ω80mA12525
V2
I
UR
0E
0EE
V47V2V60V10UUUUUU 000R EBETBTB
Ω60μA125
V47
I
UR
0
R B
BB
2 feladat
a) Az erősiacutető fokozat helyettesiacutető keacutepe
22 aacutebra
b) A feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes terheleacutes neacutelkuumll eacutes terheleacutessel
099k 633mS 52 k 4mS 5020
1mS 52
uA
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
33
dBAa uu 1719099lg 20lg 20
697k 083mS 52 k 20k 4mS 5020
1mS 52
utA
dBAa uut 7217697lg 20lg 20
c) Az erősiacutető bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesa a helyettesiacutető keacutep alapjaacuten
M 1 Gbe Rr
k 633k 4mS 0025
1=
1
22D
ski R
yr
d) A terhelt erősiacutető kimeneti feszuumlltseacutege
mV 334 099mV4762= utbekit Auu
mV6247k 50M 1
M 1mV 50
gG
Ggbe RR
Ruu
3 feladat
a) Az erősiacutető bemeneti aacuteramkoumlre eacutes a bemeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesa
23 aacutebra
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
34
gbeC RrXbe
beaC Cf
Xbe
12
1
nFHzRrf
Cgbea
be 71510101102
1
2
146
1
a) Az erősiacutető kimeneti aacuteramkoumlre eacutes a kimeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesa
24 aacutebra
tkiC RrXki
kiaC Cf
Xki
22
1
nFHzRrf
Ctkia
ki 81651020104402
1
2
133
2
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
35
IRODALOMJEGYZEacuteK
FELHASZNAacuteLT IRODALOM Kovaacutecs Csongor Elektronikus aacuteramkoumlroumlk tankoumlnyv Generaacutel Press Kiadoacute 2005
Gergely Istvaacuten Elektrotechnika General Press Kiadoacute 2009
Zombori Beacutela Elektronika Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
Zombori Beacutela Elektronikai feladatgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2008
Koacuteroacutedi Daacutevid ndash Toacuteth S Roacutebert Villamossaacutegtani alapismeretek NSZFI Tankoumlnyvkiadoacute 2005
Horvaacuteth Ernő Elektronika feladatgyűjtemeacuteny I Terra Print Kiadoacute 1994
Szűcs Laacuteszloacuteneacute Elektronikai peacuteldataacuter Lexika Tankoumlnyvkiadoacute 1997
AJAacuteNLOTT IRODALOM U TietzendashCh Scenk Analoacuteg eacutes digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Műszaki Koumlnyvkiadoacute Budapest 1990
Mihaacutely Laacuteszloacute Elektronikai tesztgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
MUNKAANYAG
A(z) 0917-06 modul 038-as szakmai tankoumlnyvi tartalomeleme
felhasznaacutelhatoacute az alaacutebbi szakkeacutepesiacuteteacutesekhez
A szakkeacutepesiacuteteacutes OKJ azonosiacutetoacute szaacutema A szakkeacutepesiacuteteacutes megnevezeacutese
54 523 01 0000 00 00 Elektronikai technikus
A szakmai tankoumlnyvi tartalomelem feldolgozaacutesaacutehoz ajaacutenlott oacuteraszaacutem
10 oacutera
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
8
A kapcsolaacutesi rajz segiacutetseacutegeacutevel az Ohm- eacutes a Kirchhoff-toumlrveacutenyek alkalmazaacutesaacuteval feliacuterjuk a meghataacuterozandoacute ellenaacutellaacutesokon eső egyenfeszuumlltseacuteget eacutes elosztjuk az ellenaacutellaacutesokon aacutetfolyoacute egyenaacuterammal
k 136
22515
0
mA
VVV
I
UUUR
C
RECEOTC
k 250 50
V 2V 06V 15
0
0
AI
UUUR
B
REBETB
330 506
V 2
00
AmAII
RUR
BC
EE
(Amennyiben a kiszaacutemiacutetott ellenaacutellaacutes eacuterteacutekekhez a műszaki gyakorlatban nem tartoznak ellenaacutellaacutesok akkor az elmeacuteleti eredmeacutenyekhez legkoumlzelebb eső szabvaacutenyos eacuterteacutekű ellenaacutellaacutesokat kell vaacutelasztani)
2 mintafeladat
Meacuteretezzuumlk a 6 aacutebraacuten laacutethatoacute source-ellenaacutellaacutesos source kapcsolaacutesuacute jFET-es erősiacutető munkapont-beaacutelliacutetoacute elemeit (RS RD)
Munkaponti adatok
UT = 15 V ID0 = 1 mA UGS0 = -25 V UDS0 = 65 V A kapcsolaacutesban feltuumlntetett R1 ellenaacutellaacutes a munkapont beaacutelliacutetaacutesban nem jaacutetszik szerepet
Megoldaacutes
A kapcsolaacutesi rajz segiacutetseacutegeacutevel itt is az Ohm- eacutes a Kirchhoff-toumlrveacutenyek alkalmazaacutesa toumlrteacutenik
k 52mA 1
V 25
0
0 D
GSS I
UR
Magyaraacutezat vezeacuterleacutes neacutelkuumll az R1 ellenaacutellaacuteson nem folyik aacuteram iacutegy nem esik rajta feszuumlltseacuteg ezeacutert az RS ellenaacutellaacuteson a hurok toumlrveacuteny szerint 25 V feszuumlltseacutegnek kell esnie
kmA
V
I
UR
D
RD
D 61
6
0
Magyaraacutezat a kimeneti oldalra feliacutert huroktoumlrveacuteny segiacutetseacutegeacutevel kifejezhető az RD ellenaacutellaacutesra jutoacute egyenfeszuumlltseacuteg
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
9
VVVVUUUU
UUUU
SD
SD
RDSTR
DSRRT
65256150
0
ERŐSIacuteTŐK AKTIacuteV ALAPELEMEINEK HELYETTESIacuteTŐ KEacutePEI Az erősiacutetők aktiacutev diszkreacutet elemeinek tekintjuumlk a bipolaacuteris eacutes az unipolaacuteris tranzisztorokat Mindkeacutet aktiacutev elem 3 kivezeteacutessel rendelkezik de erősiacutető alapkapcsolaacutesokban az egyik elektroacutedaacutet a bemenet-kimenet szempontjaacuteboacutel koumlzoumlsnek tekintjuumlk s iacutegy a tranzisztorok aktiacutev lineaacuteris neacutegypoacuteluskeacutent kezelhetők Az ilyen tiacutepusuacute neacutegypoacutelusokhoz az elektronikai meacuteretezeacutes helyettesiacutető keacutepeket rendel
Helyettesiacutető keacutep az elektronikai eszkoumlz jellemzeacuteseacutet segiacutető elektronikai szaacutemiacutetaacutesok szempontjaacuteboacutel egyeneacuterteacutekű hagyomaacutenyos alapelemekből feleacutepiacutetett aacuteramkoumlr Az ilyen kapcsolaacutes elektronikai szempontboacutel ugyanuacutegy viselkedik mint az eredeti elektronikai eszkoumlz Az erősiacutetőelemek helyettesiacutető keacutepe feszuumlltseacuteg- eacutesvagy aacuteramgeneraacutetorokboacutel valamint passziacutev elemekből feleacutepiacutetett lineaacuteris neacutegypoacutelus A helyettesiacutető keacutepek alkalmazaacutesa szemleacuteletesseacute eacutes aacutetlaacutethatoacutebbaacute teszi az erősiacutetők műkoumldeacuteseacutet meacuteretezeacuteseacutet
Az aktiacutev elemek neacutegypoacutelusos helyettesiacutető keacutepeineacutel a hibrid (h) az inverz hibrid (d) vagy az admittancia (y) parameacutetereket alkalmazzaacutek
Hibrid (vegyes h) parameacuteterű egyenletrendszer
2221212
2121111
uhihi
uhihu
Inverz hibrid (fordiacutetott vegyes d) parameacuteterű egyenletrendszer
i d u d i
u d u d i1 11 1 12 2
2 21 1 22 2
Admittancia (vezetőkeacutepesseacuteg y) parameacuteteres egyenletrendszer
i y u y u
i y u y u1 11 1 12 2
2 21 1 22 2
1 Bipolaacuteris tranzisztorok helyettesiacutető keacutepe
Kisfrekvenciaacutes műkoumldteteacutesneacutel a bipolaacuteris tranzisztorokhoz leggyakrabban a hibrid (h) parameacutetereket hasznaacuteljaacutek
Nagyfrekvenciaacuten az admittancia (y) parameacutetereket alkalmazzaacutek
A 7 eacutes 8 aacutebraacuten az NPN tiacutepusuacute bipolaacuteris tranzisztorok helyettesiacutető keacutepei laacutethatoacutek
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
10
7 aacutebra Bipolaacuteris tranzisztor kisfrekvenciaacutes hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
8 aacutebra Bipolaacuteris tranzisztor nagyfrekvenciaacutes admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
A bipolaacuteris tranzisztoroknaacutel megfigyelhető hogy 1 db aacuteramgeneraacutetorral eacutes 2 db ellenaacutellaacutessal megalkothatoacute a helyettesiacutető keacutep Termeacuteszetesen a PNP tranzisztorokhoz illetve azok koumlzoumls kollektoruacute eacutes koumlzoumls baacutezisuacute alkalmazaacutesaihoz hasonloacute elvű helyettesiacutető keacutepek keacutesziacutethetők
1 Unipolaacuteris tranzisztorok helyettesiacutető keacutepei
A teacutervezeacuterleacutesű tranzisztorokhoz meacutereacutestechnikai szempontok szerint az admittancia (y) vagy az inverz hibrid (d) parameacutetereket alkalmazzaacutek
A 9 eacutes 10 aacutebraacuten N csatornaacutes source kapcsolaacutesuacute jFET tranzisztorok helyettesiacutető keacutepei tanulmaacutenyozhatoacutek
9 aacutebra jFET tranzisztor admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
11
10 aacutebra jFET tranzisztor inverz hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
Az unipolaacuteris tranzisztorok helyettesiacutető keacutepein megfigyelhető hogy a bemeneti aacuteramuk elhanyagolhatoacute iacutegy bemenetuumlk szakadaacutesnak tekinthető A helyettesiacutető keacutep 1db feszuumlltseacuteg- vagy aacuteramgeneraacutetorboacutel 1 db ellenaacutellaacutesboacutel eacutes egy db szakadaacutes jelkeacutepből oumlsszerakhatoacute
Termeacuteszetesen a P csatornaacutes jFET-ekhez vagy a MOSFET-ekhez illetve azok drain eacutes gate kapcsolaacutesaihoz hasonloacute elvű helyettesiacutető keacutepek keacutesziacutethetők
Az eddigiekben koumlrbejaacutertuk a bipolaacuteris eacutes az unipolaacuteris tranzisztorok neacutegypoacutelusos helyettesiacutető keacutepeit Az elsajaacutetiacutetott ismeretek birtokaacuteban elkeacutesziacutethető baacutermely erősiacutető alapkapcsolaacutes vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute helyettesiacutető keacutepe Gyakorlati peacuteldakeacutent a 11 aacutebraacuten vizsgaacuteljuk meg egy koumlzoumls emitteres baacutezisosztoacutes alapkapcsolaacutes hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet
11 aacutebra Koumlzoumls emitteres alapkapcsolaacutes eacutes hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
A 11 aacutebra NPN tranzisztoros emitter kapcsolaacutesuacute erősiacutetőjeacutet feszuumlltseacuteggeneraacutetor (ug Rg) vezeacuterli s a kimeneteacutet terhelő ellenaacutellaacutes (Rt) zaacuterja Az aacutebraacuten elkuumlloumlniacutetve felismerhető a tranzisztor hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe A baacutezisosztoacute (R1 R2) eacutes a munkaellenaacutellaacutes (Rc) elhelyezkedeacuteseacutet a helyettesiacutető keacutepen magyaraacutezza hogy az UT feszuumlltseacutegű taacutepegyseacuteg vaacuteltakozoacute aacuteram szempontjaacuteboacutel roumlvidzaacuternak tekinthető A kondenzaacutetorok (Cbe Cki CE) vaacuteltakozoacute aacuteramon a helyettesiacutető keacutepen szinteacuten roumlvidzaacuterkeacutent szerepelnek Az emitter kondenzaacutetor a helyettesiacuteteacutesneacutel az emitter ellenaacutellaacutet is roumlvidre zaacuterja
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
12
Termeacuteszetesen hasonloacutean helyettesiacutethető a toumlbbi bipolaacuteris tranzisztoros alapkapcsolaacutes s ugyanilyen moacutedszerrel megalkothatoacutek a teacutervezeacuterleacutesű tranzisztoros alapkapcsolaacutesok helyettesiacutető keacutepei
Az erősiacutetők vaacuteltakozoacute aacuteramuacute jellemzőit a kapcsolaacutesi rajzuk eacutes helyettesiacutető keacutepeik segiacutetseacutegeacutevel lehet legszemleacuteletesebben eacutertelmezni
ERŐSIacuteTŐK JELLEMZŐI Erősiacutető elektronikus aacuteramkoumlr aktiacutev neacutegypoacutelus amely a bemeneteacutere vezetett elektromos jelből a kimeneteacuten megegyező hullaacutemformaacutejuacute de tetszőlegesen nagyobb eacuterteacutekű elektromos jelet szolgaacuteltat A kapcsolaacuteshoz alkalmazott taacutepegyseacuteg energiaacuteja fedezi a nagyobb eacuterteacutekű jel teljesiacutetmeacutenynoumlvekedeacuteseacutet
Erősiacuteteacutes vezeacuterelt teljesiacutetmeacuteny-aacutetalakiacutetaacutes
A 12 aacutebraacuten egy erősiacutető aacuteltalaacutenos toumlmbvaacutezlatos jeloumlleacutese laacutethatoacute Az erősiacutető bemeneteacuten egy ug feszuumlltseacutegű Rg belső ellenaacutellaacutesuacute generaacutetor biztosiacutetja az ube bemeneti feszuumlltseacuteget eacutes ibe bemeneti aacuteramot A kimeneten Rt terhelő ellenaacutellaacuteson joumln leacutetre az uki kimeneti feszuumlltseacuteg eacutes az iki kimeneti aacuteram
12 aacutebra Erősiacutető toumlmbvaacutezlatos jeloumlleacutese
A toumlmbvaacutezlatos jeloumlleacutesen feltuumlntetett haacuteromszoumlg jelkeacutepezi az erősiacuteteacutes iraacutenyaacutet Az erősiacuteteacutesek megvaloacutesiacutetaacutesaacutehoz aktiacutev elem(ek) (bipolaacuteris eacutesvagy unipolaacuteris tranzisztorok) szuumlkseacutegesek Az erősiacutető kapcsolaacutesokban a munkapont beaacutelliacutetaacutesaacutera ellenaacutellaacutesok kellenek melyek befolyaacutesoljaacutek az erősiacutető jellemzőit is A gyakorlati aacuteramkoumlroumlkben a megfelelő műkoumldeacutest kondenzaacutetorok is biztosiacutetjaacutek
Az erősiacutetőket kuumlloumlnboumlző szempontok szerint osztaacutelyozhatjuk A kuumlloumlnboumlző erősiacutetőfajtaacutekat s azok roumlvid ismertetőjeacutet - a teljesseacuteg igeacutenye neacutelkuumll - a 13 aacutebra tartalmazza
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
13
13 aacutebra Az erősiacutetők csoportosiacutetaacutesa
Az erősiacutetők legfontosabb jellemzői az alaacutebbi csoportokba sorolhatoacutek
- Erősiacuteteacutesek - Bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutes - Egyeacuteb erősiacutető jellemzők
1 Erősiacuteteacutesek
Az erősiacutető kapcsolaacutesoknaacutel eacutertelmezett erősiacuteteacutesek feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes aacuteramerősiacuteteacutes teljesiacutetmeacutenyerősiacuteteacutes Az erősiacuteteacutesek kifejezhetők viszonyszaacutemban eacutes logaritmikusan decibel-ben is Az alaacutebbi oumlsszefuumlggeacuteseket elsősorban a meacutereacuteses meghataacuterozaacutesokhoz alkalmazzaacutek
Feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes nagysaacutega a kimeneti eacutes a bemeneti feszuumlltseacuteg csuacutecseacuterteacutekeacutenek vagy effektiacutev eacuterteacutekeacutenek haacutenyadosa
effbe
effki
csuacutecsbe
csuacutecskiu U
U
U
UA
dBAa uu lg 20
Aacuteramerősiacuteteacutes nagysaacutega a kimeneti eacutes a bemeneti aacuteram csuacutecseacuterteacutekeacutenek vagy effektiacutev eacuterteacutekeacutenek haacutenyadosa
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
14
effbe
effki
csuacutecsbe
csuacutecskii I
I
I
IA
dBAa ii lg 20
Teljesiacutetmeacutenyerősiacuteteacutes nagysaacutega a kimeneti eacutes a bemeneti teljesiacutetmeacuteny csuacutecseacuterteacutekeacutenek vagy effektiacutev eacuterteacutekeacutenek haacutenyadosa
iueffbe
effki
csuacutecsbe
csuacutecskip AA
P
P
P
PA
dBAa pp lg 10
Szinuszos vezeacuterleacutes eseteacuten a csuacutecseacuterteacutek eacutes az effektiacutev eacuterteacutek koumlzoumltti kapcsolat
2
csuacutecseacuterteacutekeacuterteacutekeffektiacutev
Fontos az erősiacuteteacutesek a valoacutesaacutegban preciacutezen csak komplex szaacutemokkal eacutertelmezhetők mert bemeneti eacutes kimeneti jelei ritkaacuten azonos faacutezisuacuteak A fenti oumlsszefuumlggeacutesek a faacutezisszoumlget nem veszik figyelembe
2 Bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutes
Az erősiacutetők bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesait az Ohm toumlrveacuteny alkalmazaacutesaacuteval iacuterhatjuk fel Az oumlsszefuumlggeacutesekben a csuacutecseacuterteacutekekkel vagy az effektiacutev eacuterteacutekekkel szaacutemolunk Az alaacutebbi keacutepleteket elsősorban a meacutereacuteses meghataacuterozaacutesnaacutel alkalmazzaacutek
Bemeneti ellenaacutellaacutes nagysaacutegaacutet az erősiacutető bemeneti feszuumlltseacutegeacutenek (Ube) eacutes bemeneti aacuteramaacutenak (Ibe) haacutenyadosa hataacuterozza meg
effbe
effbe
csuacutecsbe
csuacutecsbebe I
U
I
Ur
Kimeneti ellenaacutellaacutes nagysaacutegaacutet az erősiacutető terheleacutes neacutelkuumlli uumlresjaacuterati kimeneti feszuumlltseacutegeacutenek (Ukiuuml) eacutes kimeneti roumlvidzaacuteraacutesi aacuteramaacutenak (Ikir) haacutenyadosa hataacuterozza meg
effrki
effuumlki
csuacutecsrki
csuacutecsuumlkiki I
U
I
Ur
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
15
14 aacutebra Az erősiacutető feleacutepiacuteteacutese a bemenet eacutes a kimenet szempontjaacuteboacutel
A 14 aacutebraacuten megfigyelhető hogy az erősiacutető bemeneti reacuteszeacutet a bemeneti ellenaacutellaacutes keacutepviseli amely terheli a vezeacuterlő generaacutetort Az erősiacutető kimeneti oldala generaacutetorkeacutent foghatoacute fel amelyet a terhelő ellenaacutellaacutes terhel
Elmeacuteleti meacuteretezeacutesekneacutel a pontos oumlsszefuumlggeacuteseket az erősiacutető teljes helyettesiacutető keacutepe alapjaacuten lehet feliacuterni
3 Egyeacuteb erősiacutető jellemzők
Az erősiacutetők gyakorlati alkalmazaacutesa egyeacuteb jellemzők ismereteacutet is megkoumlveteli Ezek koumlzuumll a legfontosabbak a koumlvetkezők frekvenciamenet hataacuterfrekvenciaacutek saacutevszeacutelesseacuteg zajteacutenyező torziacutetaacutesi teacutenyezők
Frekvenciamenet az erősiacutető frekvencia-aacutetviteleacutere jellemző diagram amely a feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes frekvenciafuumlggeacuteseacutet szemleacutelteti
Hataacuterfrekvenciaacutek (fa ff) azon keacutet frekvencia amelyekneacutel az erősiacutető feszuumlltseacutegerősiacuteteacutese a koumlzepes frekvenciaacuten (fk) meacutert erősiacuteteacutes 707 -a illetve az erősiacuteteacutes 3 dB-lel kisebb mint a koumlzepes frekvenciaacuten meacutert erősiacuteteacutes dB-ben A keacutet hataacuterfrekvencia fa alsoacute- ff felső hataacuterfrekvencia A műszaki gyakorlatban az erősiacutetők alsoacute hataacuterfrekvenciaacutejaacutet leginkaacutebb a laacutethatoacute csatoloacute kondenzaacutetorok kapacitaacutesai (Cbe Cki) okozzaacutek A 3 dB-es erősiacuteteacutescsoumlkkeneacutesből matematikailag az alaacutebbi oumlsszefuumlggeacutesek vezethetők le
gbeC RrXbe
gbea
be RrfC
2
1
tkiC RrXki
tkiaki Rrf
C
2
1
A felső hataacuterfrekvenciaacutet doumlntően a laacutethatatlan szoacutert- szereleacutesi- eacutes reacutetegkapacitaacutesok okozzaacutek
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
16
Saacutevszeacutelesseacuteg (B) az alsoacute- eacutes a felső hataacuterfrekvenciaacutek koumlzoumltti frekvenciatartomaacuteny
af ffB
A 15 aacutebra szemleacutelteti egy szeacutelessaacutevuacute erősiacutető frekvenciameneteacutet saacutevszeacutelesseacutegeacutet alsoacute- eacutes felső hataacuterfrekvenciaacutejaacutet
15 aacutebra Egy szeacutelessaacutevuacute erősiacutető frekvenciamenete
A 15 aacutebraacuten megfigyelhető egy gyakorlati szeacutelessaacutevuacute erősiacutető frekvenciafuumlggeacutese hataacuterfrekvenciaacutei koumlzepes frekvenciaacuteja eacutes saacutevszeacutelesseacutege
A műszaki gyakorlatban alkalmazott erősiacutetőkkel szemben elvaacuteraacutes hogy a műkoumldeacutesi tartomaacutenyban a bemeneti eacutes kimeneti jel alakja ne teacuterjen el egymaacutestoacutel A valoacutesaacutegban felleacutepő zajok zavarok torziacutetaacutesokat okoznak a felerősiacutetett jel alakjaacuteban
A tovaacutebbiakban megvizsgaacuteljuk a zajok eacutes torziacutetaacutesok erősiacutetőkre gyakorolt hataacutesait a zajok eacutes torziacutetaacutesok legfontosabb jellemzőit
Jel a hasznos informaacutecioacutet tartalmazoacute feszuumlltseacuteg vagy aacuteram meghataacuterozott időfuumlggveacuteny szerinti vaacuteltozaacutesa
Zaj zavaroacute jelek oumlsszesseacutege melynek időfuumlggveacutenye szabaacutelytalan s hasznos informaacutecioacutet nem tartalmaz
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
17
Az erősiacutetőkben keletkező zajokat doumlntő meacuterteacutekben a toumllteacuteshordozoacutek rendezetlen mozgaacutesa okozza Az ilyen zajok felleacutepnek az erősiacutető ohmos jellegű ellenaacutellaacutesaiban eacutes aktiacutev eszkoumlzeiben egyaraacutent Fajtaacutei
Termikus zaj a toumllteacuteshordozoacutek rendezetlen hőmozgaacutesa miatt felleacutepő zaj Eacuterteacutekeacutet aacutetlagos zajteljesiacutetmeacutenykeacutent zajfeszuumlltseacutegkeacutent vagy zajaacuteramkeacutent adjaacutek meg
Soumlreacutetzaj feacutelvezetőkben a toumllteacuteshordozoacutek PN aacutetmeneten toumlrteacutenő aacutethaladaacutesaacutenaacutel keletkezik Kisfrekvenciaacuten főleg a Zener dioacutedaacuteknaacutel jelentős
Villoacutedzaacutesi zaj (flicker-zaj) aktiacutev eacutes passziacutev aacuteramkoumlri elemeken a gyaacutertaacutestechnoloacutegia koumlvetkezteacuteben felleacutepő zaj Kisfrekvenciaacuten leginkaacutebb a MOSFET-ekneacutel veszeacutelyes
Jelzaj viszony a jelteljesiacutetmeacuteny eacutes a zajteljesiacutetmeacuteny haacutenyadosa dB-ben kifejezve Az erősiacutető zajossaacutegaacutenak egyik szaacutemszerű jellemzője (Angol roumlvidiacuteteacutessel SNR vagy SN rarr Signal to Noise Ratio)
dBlg10
dB
zaj
jel
zaj
jel
P
P
P
P
A keacutepletben Pjel rarr jelteljesiacutetmeacuteny Pzaj rarr zajteljesiacutetmeacuteny
Zajteacutenyező az erősiacutető bemeneteacutere eacutes kimeneteacutere vonatkoztatott jelzaj viszonyok haacutenyadosa dB-ben kifejezve
dB1
lg10lg10e
dB
bzaj
kizaj
p
kizaj
kijel
bezaj
bejel
P
P
A
P
P
P
P
F
A keacutepletben AP rarr az erősiacutető teljesiacutetmeacutenyerősiacuteteacutese
Zajszint a hangossaacuteg eacuterzeacutekeleacuteseacutehez tartozoacute jellemző amely a meacutert zajteljesiacutetmeacuteny eacutes a hallaacuteskuumlszoumlb hangintenzitaacutesaacutehoz tartozoacute zajteljesiacutetmeacuteny haacutenyadosa dB-ben kifejezve
dBlg100
dB
zaj
zaj
P
Pd
A keacutepletben viszonyiacutetaacutesi alapkeacutent a Pzaj0 rarr a hallaacuteskuumlszoumlb hangintenzitaacutesaacutehoz (1 kHz-neacutel 10-12 Wm2) tartozoacute zajteljesiacutetmeacuteny szerepel
Eacuterdekesseacuteg a zajszint emberi szervezetre gyakorolt hataacutesa a hangossaacuteg fuumlggveacutenyeacuteben a koumlvetkező
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
18
- 30 dB zajszint rarr pszicheacutes - 65 dB zajszint rarr vegetatiacutev - 90 dB zajszint rarr halloacuteszervi - 120 dB zajszint rarr faacutejdalomkuumlszoumlb - 120 -130 dB zajszint rarr maradandoacute hallaacuteskaacuterosodaacutes - 160 dB zajszint rarr dobhaacutertyarepedeacutes - 175 dB zajszint rarr halaacutelos koumlvetkezmeacutenyű
Torziacutetaacutes erősiacutetőkben felleacutepő jelenseacuteg melynek hataacutesaacutera a vezeacuterlő analoacuteg jel időfuumlggveacutenyeacutenek tulajdonsaacutegai a kimenetre eacuterve nem kiacutevaacutent moacutedon megvaacuteltoznak Maacuteskeacutent fogalmazva a jel spektrumaacuteban talaacutelhatoacute kuumlloumlnboumlző frekvenciaacutejuacute oumlsszetevők erősiacuteteacuteskor moacutedosulnak A torzulaacutesok meacuterteacutekeacutet a vezeacuterlő analoacuteg jel frekvenciaacuteja eacutes amplituacutedoacuteja befolyaacutesolja
Lineaacuteris torziacutetaacutesok az erősiacutető a kuumlloumlnboumlző frekvenciaacutejuacute jeleket nem egyforma meacuterteacutekben erősiacuteti (frekvenciatorziacutetaacutes) illetve moacutedosiacutetja a jel komponenseinek egymaacuteshoz viszonyiacutetott faacutezishelyzeteacutet (faacutezistorziacutetaacutes) A lineaacuteris torziacutetaacutesokat az erősiacutető frekvenciafuumlggő lineaacuteris karakterisztikaacutejuacute elemei (L C) okozzaacutek
Nemlineaacuteris torziacutetaacutesok az erősiacutető a kuumlloumlnboumlző amplituacutedoacutejuacute jeleket nem egyforma meacuterteacutekben erősiacuteti Az erősiacutető kimeneteacuten nem kiacutevaacutenatos jeloumlsszetevők jelennek meg Harmonikus torziacutetaacutes a kimeneten megjelenő jeloumlsszetevők frekvenciaacutei a bemeneti jeloumlsszetevők frekvenciaacutejaacutenak (alapharmonikus) egeacutesz szaacutemuacute toumlbbszoumlroumlsei (felharmonikusok) Modulaacutecioacutes torziacutetaacutes a kimeneten megjelenő jeloumlsszetevők frekvenciaacutei a bemeneti jeloumlsszetevők frekvenciaacuteinak oumlsszegei eacutes kuumlloumlnbseacutegei A nemlineaacuteris torziacutetaacutesokat az erősiacutető nemlineaacuteris karakterisztikaacutejuacute elemei (feacutelvezető eszkoumlzoumlk) okozzaacutek
Harmonikus torziacutetaacutesi teacutenyező az oumlsszegzett felharmonikusok effektiacutev eacuterteacutekeacutenek eacutes a teljes jel effektiacutev eacuterteacutekeacutenek az araacutenya -ban kifejezve
223
22
21
223
22
n
nh
UUUU
UUUk
U1rarr az alapharmonikus jel feszuumlltseacutegeacutenek effektiacutev eacuterteacuteke
U2 U3hellipUn rarr a felharmonikus jelek feszuumlltseacutegeinek effektiacutev eacuterteacuteke
4 Erősiacutetők meacuteretezeacutese
Az erősiacutető fokozatok meacuteretezeacutese a műszaki gyakorlatban leegyszerűsiacutetve 3 fő leacutepeacutesből aacutell A meacuteretezeacutes leacutepeacutesei
1 leacutepeacutes az aacuteramkoumlr feleacutepiacuteteacuteseacutenek megtervezeacutese az aacuteramkoumlr megrajzolaacutesa
2 leacutepeacutes munkapont beaacutelliacutetaacutes
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
19
3 leacutepeacutes vaacuteltakozoacute aacuteramuacute erősiacutető parameacuteterek meghataacuterozaacutesa
Az eddig taacutergyaltak alapjaacuten tegyuumlnk kiacuteseacuterletet egy kivaacutelasztott erősiacutető alapkapcsolaacutes meacuteretezeacuteseacutere
MEacuteRETEZEacuteSI FELADAT
Veacutegezzuumlk el a 16 aacutebraacuten laacutethatoacute source kapcsolaacutesuacute unipolaacuteris tranzisztoros erősiacutető meacuteretezeacuteseacutet
Munkaponti adatok UGS0 = -2 V UDS0 = 8 V ID0 = 14 mA jFET parameacuteterek y21 = 10 mS y22 = 25 microS Egyeacuteb adatok UT = 24 V RG = 200 kΩ Rt = 15 kΩ ug = 25 mV Rg = 25 kΩ Feladatok a) Hataacuterozzuk meg RS eacutes RD eacuterteacutekeacutet b) Hataacuterozzuk meg a fokozat bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesaacutet c) Hataacuterozzuk meg a terhelt erősiacutető feszuumlltseacutegerősiacuteteacuteseacutet d) Hataacuterozzuk meg a terhelt erősiacutető kimeneti feszuumlltseacutegeacutet e) Hataacuterozzuk meg Cki eacuterteacutekeacutet uacutegy hogy a kapcsolaacutes alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja fa =15 Hz legyen (A toumlbbi kapacitaacutes nem szoacutel bele az aacutetvitelbe)
16 aacutebra Source kapcsolaacutesuacute unipolaacuteris tranzisztoros erősiacutető
Megoldaacutes
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
20
a) Az aacuteramkoumlroumln bejeloumllt egyenfeszuumlltseacutegek eacutes egyenaacuteramok figyelembeveacuteteleacutevel az oumlsszefuumlggeacutesek feliacuteraacutesaacutehoz az elektrotechnika Ohm- eacutes Kirchhoff toumlrveacutenyeit alkalmazzuk (A kapcsolaacutes bemeneteacuten az IG gate aacuteram elhanyagolhatoacute)
SRGS UU 0
kI
UR
D
GSS 431
mA 41
V 2
0
0
kV
I
UUUR
D
RDSTD
S 10mA 41
2V 8V 24
0
0
b) Az erősiacutető bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesaacutet a kapcsolaacutes y parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacuteből lehet legegyszerűbben meghataacuterozni A helyettesiacutető keacutep a 17 aacutebraacuten laacutethatoacute
17 aacutebra A source kapcsolaacutesuacute erősiacutető y parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
Ha a bemenet felől illetve a kimenet felől betekintuumlnk a helyettesiacutető neacutegypoacutelusba koumlnnyedeacuten feliacuterhatjuk a bemeneti eacutes a kimeneti ellenaacutellaacutes oumlsszefuumlggeacuteseacutet majd behelyettesiacuteteacutes utaacuten meghataacuterozhatjuk az eacuterteacutekeket
kRr Gbe 200
kS
ky
Rr Dki 825
110
1
22
c) A feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes meghataacuterozaacutesaacutehoz egy roumlvid levezeteacutes utaacuten eljuthatunk
be
kiut u
uA
tD
sbeski RR
yuyu
2221
1
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
21
152)158(10)(21 kkmSRRyA tkiut
A veacutegeredmeacutenyből laacutethatoacute hogy az erősiacutető faacutezist fordiacutet
d) A kimeneti feszuumlltseacuteg meghataacuterozaacutesaacutehoz előszoumlr fel kell iacuterni a vezeacuterlő generaacutetorboacutel az erősiacutető bemeneteacutere jutoacute vaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteget majd a feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes segiacutetseacutegeacutevel kimeneti feszuumlltseacuteggeacute alakiacutetva hataacuterozhatjuk meg a pontos eacuterteacuteket
mVRR
Ruu
gG
Ggbe 2222
k 25k 002
k 002mV 25
VmVuAu beutkit 1612222152
e) A megadott parameacuteterek szerint az erősiacutető alsoacute hataacuterfrekvenciaacutejaacutet csak a Cki kimeneti kapacitaacutes okozza Az erősiacutető helyettesiacutető keacutepeacutenek kimeneti koumlreacuteben (ld 18 aacutebra) a hataacuterfrekvencia definiacutecioacutejaacuteboacutel adoacutedoacute egyenlőseacutegből a hataacuterfrekvencia kiszaacutemiacutetaacutesaacutehoz juthatunk
18 aacutebra Az erősiacutető kimeneti koumlreacutenek kisfrekvenciaacutes helyettesiacutető keacutepe
A feszuumlltseacutegosztaacutes toumlrveacutenyeacutet alkalmazva levezeteacutessel bizonyiacutethatoacute hogy a hataacuterfrekvenciaacuten bekoumlvetkező 3 dB-es erősiacuteteacutes szintcsoumlkkeneacutesneacutel a csatoloacute kondenzaacutetor reaktanciaacuteja eacuterteacutekre megegyezik a koumlruumlloumltte elhelyezkedő ellenaacutellaacutesok eredőjeacutevel
tkitDC RrRRy
Xki
22
1
kiaC Cf
Xki
2
1
nFHzRrf
Ctkia
ki 46210511080152
1
2
144
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
22
Oumlsszefoglalaacutes
Az esetfelveteacutes kapcsaacuten kideruumllt hogy leendő munkahelye a koumlzeljoumlvőben uacutej szakmai profilra fog aacutetaacutellni Az uacutej feladatok koumlzoumltt gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők tervezeacutese eacutes meacuteretezeacutese szerepel A munkaacuteba aacutellaacutes előtt egy speciaacutelis szakmai tanfolyamon vesz reacuteszt melynek beleacutepeacutesi felteacutetele a bipolaacuteris eacutes unipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett erősiacutetőfokozatok munkapontbeaacutelliacutetaacutesi megoldaacutesainak vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőinek az ismerete Jelen tananyagreacutesztől segiacutetseacuteget kaphatott a meacuteretezeacutesi alapok elsajaacutetiacutetaacutesaacutehoz felfrissiacuteteacuteseacutehez
Az informaacutecioacutefrissiacuteteacutes roumlvid bevezetővel kezdődoumltt melyben taacutejeacutekozoacutedhatott a szakmai informaacutecioacutetartalomra vonatkozoacute tudnivaloacutekroacutel
A gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők meacuteretezeacuteseacutehez szilaacuterd alapokat nyuacutejtott az erősiacutetők feleacutepiacuteteacuteseacutenek belső kapcsolatrendszereacutenek a megismereacutese Ehhez meg kellett vizsgaacutelni az elviekben leacutetező sztatikus műkoumldeacutesi uumlzemmoacutedot ahonnan egyenes uacutet vezetett az elektronikai gyakorlat dinamikus uumlzemmoacutedjaacutenak a tisztaacutezaacutesaacutehoz
Egy erősiacutető fokozat műkoumldteteacutese előtt biztosiacutetani kellett a munkapont beaacutelliacutetaacutest amely leacutenyegeacuteben az erősiacutető egyenaacuteramuacute meacuteretezeacuteseacutet jelentette Tisztaacutezoacutedtak a kuumlloumlnboumlző osztaacutelyokba sorolt munkapontbeaacutelliacutetaacutesi megoldaacutesok előnyei eacutes haacutetraacutenyai Kapcsolaacutesi rajzok bizonyiacutetottaacutek hogy a munkapontbeaacutelliacutetaacutes megvaloacutesiacutethatoacute egy taacutepegyseacuteg eacutes az aktiacutev elemhez csatlakozoacute kuumlloumlnboumlző eacuterteacutekű ellenaacutellaacutesok beiktataacutesaacuteval
Az aktiacutev elemelemek eacutes a kapcsoloacutedoacute ellenaacutellaacutesok meghataacuteroztaacutek az erősiacutetők vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőit Kuumlloumln kategoacuteriaacuteba keruumlltek az erősiacuteteacutes fajtaacutek a be- eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesok eacutes az erősiacutető egyeacuteb jellemzői Egy erősiacutető fokozat frekvencia-aacutetviteleacutenek taacutergyalaacutesaacutenaacutel tisztaacutezoacutedott hogy csatoloacute- hidegiacutető- szereleacutesi- szoacutert- eacutes reacuteteg-kapacitaacutesok is befolyaacutesoljaacutek a műkoumldeacutest
Az erősiacutetők meacuteretezeacutese alapvetően munkapont beaacutelliacutetaacutest eacutes vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzők meghataacuterozaacutesaacutet jelentette A meacuteretezeacutest megkoumlnnyiacutetette az aktiacutev elem illetve a teljes erősiacutető neacutegypoacutelusos helyettesiacutető keacutepeacutenek a felrajzolaacutesa Mindezt kuumlloumln-kuumlloumln meg kellett vizsgaacutelni a bipolaacuteris eacutes az unipolaacuteris tranzisztorral feleacutepiacutetett erősiacutetőkneacutel Egy oumlsszefoglaloacute taacuteblaacutezatboacutel kideruumllt hogy a műszaki gyakorlatban igen sokfeacutele erősiacutető elnevezeacutessel talaacutelkozhatunk A meacuteretezeacutes gyakorlati megvaloacutesiacutetaacutesaacutet mintafeladatok eacutes meacutertezeacutesi feladat zaacuterta
A meacuteretezeacutes leacutepeacuteseinek elmeacuteleti tisztaacutezaacutesa majd veacutegrehajtaacutesa utaacuten elegendő informaacutecioacute gyűlhetett oumlssze az erősiacutető aacuteramkoumlroumlk megtervezeacuteseacutehez oumlsszeaacutelliacutetaacutesaacutehoz eacutes a gyakorlati alkalmazaacutesaihoz
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
23
TANULAacuteSIRAacuteNYIacuteTOacute
Az elektronikai aacuteramkoumlroumlk alapjait taacutergyaloacute teacutemakoumlrhoumlz tartozoacute ismeretek alkalmazaacutesaacutehoz az iacuterott szakmai szoumlveg megeacuterteacutese a kuumlloumlnboumlző keacuteszseacutegek fejleszteacutese szuumlkseacuteges
Az elsajaacutetiacutetott informaacutecioacutek gyakorlati alkalmazaacutesaacutehoz elengedhetetlen a gyakorlatias feladateacutertelmezeacutes moacutedszer kompetencia fejleszteacutese
A szakmai szoumlveg alapos tanulmaacutenyozaacutesa eacutes feldolgozaacutesa utaacuten ceacutelszerű az alaacutebbi gyakorloacute feladatok megoldaacutesa
1 feladat Egyszerű kapcsolaacutesi rajzok elkeacutesziacuteteacuteseacutevel mutassa be az erősiacutetők sztatikus eacutes dinamikus uumlzemmoacutedja koumlzoumltti kuumlloumlnbseacutegeket
2 feladat Rajzolja fel egy teacutervezeacuterleacutesű tranzisztor transzfer karakterisztikaacutejaacutet s jeloumlljoumln meg rajta egy M1 eacutes M2 munkapontot Az M1 munkapont a lineaacuteris az M2 munkapont a nemlineaacuteris műkoumldeacutesi tartomaacutenyban helyezkedjeacutek el
3 feladat Keacutesziacutetse el egy koumlzoumls emitteres erősiacutetőfokozat kapcsolaacutesi rajzaacutet eacutes hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet Az aacuteramkoumlrhoumlz alkalmazzon 4 db ellenaacutellaacutest 3 db kondenzaacutetort 1 db taacutepegyseacuteget vezeacuterlő generaacutetort eacutes terhelő ellenaacutellaacutest
4 feladat Keacutesziacutetse el egy source kapcsolaacutesuacute JFET-es erősiacutetőfokozat kapcsolaacutesi rajzaacutet eacutes admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet Az aacuteramkoumlrhoumlz alkalmazzon 3 db ellenaacutellaacutest 3 db kondenzaacutetort 1 db taacutepegyseacuteget vezeacuterlő generaacutetort eacutes terhelő ellenaacutellaacutest
5 feladat A 3 eacutes 4 feladathoz elkeacutesziacutetett kapcsolaacutesi rajzokon tuumlntesse fel az aktiacutev elemhez tartozoacute munkaponti feszuumlltseacutegeket eacutes aacuteramokat Iacuterja fel a munkaponti adatok kiszaacutemiacutetaacutesaacutera szolgaacuteloacute matematikai oumlsszefuumlggeacuteseket
6 feladat Iacuterja le az alaacutebbi elektronikai alapfogalmak jelenteacuteseacutet
- B osztaacutelyuacute munkapontbeaacutelliacutetaacutes - hibrid parameacuteteres egyenletrendszer - erősiacutető frekvenciamenete
7 feladat Sorolja fel az erősiacutető fokozatok vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőit Iacuterja fel a jellemzőkhoumlz tartozoacute matematikai oumlsszefuumlggeacuteseket
8 feladat Hataacuterozza meg dB-ben az alaacutebbi viszonyszaacutemban megadott erősiacuteteacutes eacuterteacutekeket
- Au = -150 - Ai = 365 - AP = 1450
9 feladat Hataacuterozza meg viszonyszaacutemban az alaacutebbi dB-ben megadott erősiacuteteacutes eacuterteacutekeket
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
24
- Au = 45 dB - Ai = 32 dB - AP = 70 dB
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
25
OumlNELLENŐRZŐ FELADATOK
1 feladat
Szaacutemiacutetaacutessal hataacuterozza meg az alaacutebbi koumlzoumls emitteres baacutezisaacuteram taacuteplaacutelaacutesuacute erősiacutető munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesait
19 aacutebra
Adatok
UT = 10 V IC0 = 25 mA UE0 = 2 V UCE0 = 3V B = 200 UBE0 = 06 V
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
26
Feladatok
a) Jeloumllje be a kapcsolaacutesi rajzon a munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok meghataacuterozaacutesaacutehoz szuumlkseacuteges egyenaacuteramokat eacutes egyenfeszuumlltseacutegeket
b) Hataacuterozza meg a munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok (RC RE RB) szaacutemszerű eacuterteacutekeacutet
RC =
RE =
RB=
2 feladat
Meacuteretezze az alaacutebbi Source kapcsolaacutesuacute erősiacutető fokozatot
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
27
20 aacutebra
Adatok
UT = 12 V Rt = 20 k RG = 1 M RD = 4 k y21s = 25 mS y22s = 25 S Ug = 50 mV Rg = 50 k
Feladatok
a) Keacutesziacutetse el a meacuteretezeacutes előtt aacutelloacute aacuteramkoumlr admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
28
b) Hataacuterozza meg dB-ben az erősiacutető feszuumlltseacutegerősiacuteteacuteseacutet terhelő ellenaacutellaacutes neacutelkuumll eacutes terheleacutessel
Au=
au=
Aut=
aut=
c) Szaacutemiacutetsa ki az erősiacutető fokozat bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesaacutet
Rbe=
Rki=
d) Hataacuterozza meg a terhelt erősiacutető fokozat kimeneteacuten megjelenő feszuumlltseacuteg eacuterteacutekeacutet
Ukit=
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
29
3 feladat
Meacuteretezze egy RC csatolaacutesuacute erősiacutető alapkapcsolaacutes csatoloacute kondenzaacutetorait
Adatok
rbe= 1 M bemeneti ellenaacutellaacutes rki= 4 k kimeneti ellenaacutellaacutes Rg= 10 k vezeacuterlő generaacutetor belső ellenaacutellaacutesa Rt= 20 k terhelő ellenaacutellaacutes fa1= 10Hz a bemeneti koumlr alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja fa2= 40 Hz a kimeneti koumlr alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja
Feladatok
a) Keacutesziacutetse el az erősiacutető bemeneteacutehez tartozoacute helyettesiacutető aacuteramkoumlrt eacutes az alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a bemeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesaacutet
Cbe=
b) Keacutesziacutetse el az erősiacutető kimeneteacutehez tartozoacute helyettesiacutető aacuteramkoumlrt eacutes az alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a kimeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesaacutet
Cki=
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
30
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
31
MEGOLDAacuteSOK
1 feladat
a) A munkaponti egyenaacuteramok eacutes egyenfeszuumlltseacutegek feltuumlnteteacutese a kapcsolaacutesi rajzon
21 aacutebra
b) A munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok szaacutemszerűsiacutetett meghataacuterozaacutesa
Az ellenaacutellaacutesok kiszaacutemiacutetaacutesaacutehoz a kapcsolaacutesi rajz segiacutetseacutegeacutevel az Ohm- eacutes a Kirchhoff-toumlrveacutenyek alkalmazaacutesaacuteval lehet eljutni
0CEUUUU00
EC RRT
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
32
V2U 00 ER U
E
V5V3V2V10UUUU 0CE00
EC RTR
Ω200mA25
V5
I
UR
0CC
0 CR
μA125200
mA25
B
II 0C
0B
mA12552μA251mA52III 0B0C0E
Ω80mA12525
V2
I
UR
0E
0EE
V47V2V60V10UUUUUU 000R EBETBTB
Ω60μA125
V47
I
UR
0
R B
BB
2 feladat
a) Az erősiacutető fokozat helyettesiacutető keacutepe
22 aacutebra
b) A feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes terheleacutes neacutelkuumll eacutes terheleacutessel
099k 633mS 52 k 4mS 5020
1mS 52
uA
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
33
dBAa uu 1719099lg 20lg 20
697k 083mS 52 k 20k 4mS 5020
1mS 52
utA
dBAa uut 7217697lg 20lg 20
c) Az erősiacutető bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesa a helyettesiacutető keacutep alapjaacuten
M 1 Gbe Rr
k 633k 4mS 0025
1=
1
22D
ski R
yr
d) A terhelt erősiacutető kimeneti feszuumlltseacutege
mV 334 099mV4762= utbekit Auu
mV6247k 50M 1
M 1mV 50
gG
Ggbe RR
Ruu
3 feladat
a) Az erősiacutető bemeneti aacuteramkoumlre eacutes a bemeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesa
23 aacutebra
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
34
gbeC RrXbe
beaC Cf
Xbe
12
1
nFHzRrf
Cgbea
be 71510101102
1
2
146
1
a) Az erősiacutető kimeneti aacuteramkoumlre eacutes a kimeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesa
24 aacutebra
tkiC RrXki
kiaC Cf
Xki
22
1
nFHzRrf
Ctkia
ki 81651020104402
1
2
133
2
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
35
IRODALOMJEGYZEacuteK
FELHASZNAacuteLT IRODALOM Kovaacutecs Csongor Elektronikus aacuteramkoumlroumlk tankoumlnyv Generaacutel Press Kiadoacute 2005
Gergely Istvaacuten Elektrotechnika General Press Kiadoacute 2009
Zombori Beacutela Elektronika Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
Zombori Beacutela Elektronikai feladatgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2008
Koacuteroacutedi Daacutevid ndash Toacuteth S Roacutebert Villamossaacutegtani alapismeretek NSZFI Tankoumlnyvkiadoacute 2005
Horvaacuteth Ernő Elektronika feladatgyűjtemeacuteny I Terra Print Kiadoacute 1994
Szűcs Laacuteszloacuteneacute Elektronikai peacuteldataacuter Lexika Tankoumlnyvkiadoacute 1997
AJAacuteNLOTT IRODALOM U TietzendashCh Scenk Analoacuteg eacutes digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Műszaki Koumlnyvkiadoacute Budapest 1990
Mihaacutely Laacuteszloacute Elektronikai tesztgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
MUNKAANYAG
A(z) 0917-06 modul 038-as szakmai tankoumlnyvi tartalomeleme
felhasznaacutelhatoacute az alaacutebbi szakkeacutepesiacuteteacutesekhez
A szakkeacutepesiacuteteacutes OKJ azonosiacutetoacute szaacutema A szakkeacutepesiacuteteacutes megnevezeacutese
54 523 01 0000 00 00 Elektronikai technikus
A szakmai tankoumlnyvi tartalomelem feldolgozaacutesaacutehoz ajaacutenlott oacuteraszaacutem
10 oacutera
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
9
VVVVUUUU
UUUU
SD
SD
RDSTR
DSRRT
65256150
0
ERŐSIacuteTŐK AKTIacuteV ALAPELEMEINEK HELYETTESIacuteTŐ KEacutePEI Az erősiacutetők aktiacutev diszkreacutet elemeinek tekintjuumlk a bipolaacuteris eacutes az unipolaacuteris tranzisztorokat Mindkeacutet aktiacutev elem 3 kivezeteacutessel rendelkezik de erősiacutető alapkapcsolaacutesokban az egyik elektroacutedaacutet a bemenet-kimenet szempontjaacuteboacutel koumlzoumlsnek tekintjuumlk s iacutegy a tranzisztorok aktiacutev lineaacuteris neacutegypoacuteluskeacutent kezelhetők Az ilyen tiacutepusuacute neacutegypoacutelusokhoz az elektronikai meacuteretezeacutes helyettesiacutető keacutepeket rendel
Helyettesiacutető keacutep az elektronikai eszkoumlz jellemzeacuteseacutet segiacutető elektronikai szaacutemiacutetaacutesok szempontjaacuteboacutel egyeneacuterteacutekű hagyomaacutenyos alapelemekből feleacutepiacutetett aacuteramkoumlr Az ilyen kapcsolaacutes elektronikai szempontboacutel ugyanuacutegy viselkedik mint az eredeti elektronikai eszkoumlz Az erősiacutetőelemek helyettesiacutető keacutepe feszuumlltseacuteg- eacutesvagy aacuteramgeneraacutetorokboacutel valamint passziacutev elemekből feleacutepiacutetett lineaacuteris neacutegypoacutelus A helyettesiacutető keacutepek alkalmazaacutesa szemleacuteletesseacute eacutes aacutetlaacutethatoacutebbaacute teszi az erősiacutetők műkoumldeacuteseacutet meacuteretezeacuteseacutet
Az aktiacutev elemek neacutegypoacutelusos helyettesiacutető keacutepeineacutel a hibrid (h) az inverz hibrid (d) vagy az admittancia (y) parameacutetereket alkalmazzaacutek
Hibrid (vegyes h) parameacuteterű egyenletrendszer
2221212
2121111
uhihi
uhihu
Inverz hibrid (fordiacutetott vegyes d) parameacuteterű egyenletrendszer
i d u d i
u d u d i1 11 1 12 2
2 21 1 22 2
Admittancia (vezetőkeacutepesseacuteg y) parameacuteteres egyenletrendszer
i y u y u
i y u y u1 11 1 12 2
2 21 1 22 2
1 Bipolaacuteris tranzisztorok helyettesiacutető keacutepe
Kisfrekvenciaacutes műkoumldteteacutesneacutel a bipolaacuteris tranzisztorokhoz leggyakrabban a hibrid (h) parameacutetereket hasznaacuteljaacutek
Nagyfrekvenciaacuten az admittancia (y) parameacutetereket alkalmazzaacutek
A 7 eacutes 8 aacutebraacuten az NPN tiacutepusuacute bipolaacuteris tranzisztorok helyettesiacutető keacutepei laacutethatoacutek
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
10
7 aacutebra Bipolaacuteris tranzisztor kisfrekvenciaacutes hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
8 aacutebra Bipolaacuteris tranzisztor nagyfrekvenciaacutes admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
A bipolaacuteris tranzisztoroknaacutel megfigyelhető hogy 1 db aacuteramgeneraacutetorral eacutes 2 db ellenaacutellaacutessal megalkothatoacute a helyettesiacutető keacutep Termeacuteszetesen a PNP tranzisztorokhoz illetve azok koumlzoumls kollektoruacute eacutes koumlzoumls baacutezisuacute alkalmazaacutesaihoz hasonloacute elvű helyettesiacutető keacutepek keacutesziacutethetők
1 Unipolaacuteris tranzisztorok helyettesiacutető keacutepei
A teacutervezeacuterleacutesű tranzisztorokhoz meacutereacutestechnikai szempontok szerint az admittancia (y) vagy az inverz hibrid (d) parameacutetereket alkalmazzaacutek
A 9 eacutes 10 aacutebraacuten N csatornaacutes source kapcsolaacutesuacute jFET tranzisztorok helyettesiacutető keacutepei tanulmaacutenyozhatoacutek
9 aacutebra jFET tranzisztor admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
11
10 aacutebra jFET tranzisztor inverz hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
Az unipolaacuteris tranzisztorok helyettesiacutető keacutepein megfigyelhető hogy a bemeneti aacuteramuk elhanyagolhatoacute iacutegy bemenetuumlk szakadaacutesnak tekinthető A helyettesiacutető keacutep 1db feszuumlltseacuteg- vagy aacuteramgeneraacutetorboacutel 1 db ellenaacutellaacutesboacutel eacutes egy db szakadaacutes jelkeacutepből oumlsszerakhatoacute
Termeacuteszetesen a P csatornaacutes jFET-ekhez vagy a MOSFET-ekhez illetve azok drain eacutes gate kapcsolaacutesaihoz hasonloacute elvű helyettesiacutető keacutepek keacutesziacutethetők
Az eddigiekben koumlrbejaacutertuk a bipolaacuteris eacutes az unipolaacuteris tranzisztorok neacutegypoacutelusos helyettesiacutető keacutepeit Az elsajaacutetiacutetott ismeretek birtokaacuteban elkeacutesziacutethető baacutermely erősiacutető alapkapcsolaacutes vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute helyettesiacutető keacutepe Gyakorlati peacuteldakeacutent a 11 aacutebraacuten vizsgaacuteljuk meg egy koumlzoumls emitteres baacutezisosztoacutes alapkapcsolaacutes hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet
11 aacutebra Koumlzoumls emitteres alapkapcsolaacutes eacutes hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
A 11 aacutebra NPN tranzisztoros emitter kapcsolaacutesuacute erősiacutetőjeacutet feszuumlltseacuteggeneraacutetor (ug Rg) vezeacuterli s a kimeneteacutet terhelő ellenaacutellaacutes (Rt) zaacuterja Az aacutebraacuten elkuumlloumlniacutetve felismerhető a tranzisztor hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe A baacutezisosztoacute (R1 R2) eacutes a munkaellenaacutellaacutes (Rc) elhelyezkedeacuteseacutet a helyettesiacutető keacutepen magyaraacutezza hogy az UT feszuumlltseacutegű taacutepegyseacuteg vaacuteltakozoacute aacuteram szempontjaacuteboacutel roumlvidzaacuternak tekinthető A kondenzaacutetorok (Cbe Cki CE) vaacuteltakozoacute aacuteramon a helyettesiacutető keacutepen szinteacuten roumlvidzaacuterkeacutent szerepelnek Az emitter kondenzaacutetor a helyettesiacuteteacutesneacutel az emitter ellenaacutellaacutet is roumlvidre zaacuterja
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
12
Termeacuteszetesen hasonloacutean helyettesiacutethető a toumlbbi bipolaacuteris tranzisztoros alapkapcsolaacutes s ugyanilyen moacutedszerrel megalkothatoacutek a teacutervezeacuterleacutesű tranzisztoros alapkapcsolaacutesok helyettesiacutető keacutepei
Az erősiacutetők vaacuteltakozoacute aacuteramuacute jellemzőit a kapcsolaacutesi rajzuk eacutes helyettesiacutető keacutepeik segiacutetseacutegeacutevel lehet legszemleacuteletesebben eacutertelmezni
ERŐSIacuteTŐK JELLEMZŐI Erősiacutető elektronikus aacuteramkoumlr aktiacutev neacutegypoacutelus amely a bemeneteacutere vezetett elektromos jelből a kimeneteacuten megegyező hullaacutemformaacutejuacute de tetszőlegesen nagyobb eacuterteacutekű elektromos jelet szolgaacuteltat A kapcsolaacuteshoz alkalmazott taacutepegyseacuteg energiaacuteja fedezi a nagyobb eacuterteacutekű jel teljesiacutetmeacutenynoumlvekedeacuteseacutet
Erősiacuteteacutes vezeacuterelt teljesiacutetmeacuteny-aacutetalakiacutetaacutes
A 12 aacutebraacuten egy erősiacutető aacuteltalaacutenos toumlmbvaacutezlatos jeloumlleacutese laacutethatoacute Az erősiacutető bemeneteacuten egy ug feszuumlltseacutegű Rg belső ellenaacutellaacutesuacute generaacutetor biztosiacutetja az ube bemeneti feszuumlltseacuteget eacutes ibe bemeneti aacuteramot A kimeneten Rt terhelő ellenaacutellaacuteson joumln leacutetre az uki kimeneti feszuumlltseacuteg eacutes az iki kimeneti aacuteram
12 aacutebra Erősiacutető toumlmbvaacutezlatos jeloumlleacutese
A toumlmbvaacutezlatos jeloumlleacutesen feltuumlntetett haacuteromszoumlg jelkeacutepezi az erősiacuteteacutes iraacutenyaacutet Az erősiacuteteacutesek megvaloacutesiacutetaacutesaacutehoz aktiacutev elem(ek) (bipolaacuteris eacutesvagy unipolaacuteris tranzisztorok) szuumlkseacutegesek Az erősiacutető kapcsolaacutesokban a munkapont beaacutelliacutetaacutesaacutera ellenaacutellaacutesok kellenek melyek befolyaacutesoljaacutek az erősiacutető jellemzőit is A gyakorlati aacuteramkoumlroumlkben a megfelelő műkoumldeacutest kondenzaacutetorok is biztosiacutetjaacutek
Az erősiacutetőket kuumlloumlnboumlző szempontok szerint osztaacutelyozhatjuk A kuumlloumlnboumlző erősiacutetőfajtaacutekat s azok roumlvid ismertetőjeacutet - a teljesseacuteg igeacutenye neacutelkuumll - a 13 aacutebra tartalmazza
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
13
13 aacutebra Az erősiacutetők csoportosiacutetaacutesa
Az erősiacutetők legfontosabb jellemzői az alaacutebbi csoportokba sorolhatoacutek
- Erősiacuteteacutesek - Bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutes - Egyeacuteb erősiacutető jellemzők
1 Erősiacuteteacutesek
Az erősiacutető kapcsolaacutesoknaacutel eacutertelmezett erősiacuteteacutesek feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes aacuteramerősiacuteteacutes teljesiacutetmeacutenyerősiacuteteacutes Az erősiacuteteacutesek kifejezhetők viszonyszaacutemban eacutes logaritmikusan decibel-ben is Az alaacutebbi oumlsszefuumlggeacuteseket elsősorban a meacutereacuteses meghataacuterozaacutesokhoz alkalmazzaacutek
Feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes nagysaacutega a kimeneti eacutes a bemeneti feszuumlltseacuteg csuacutecseacuterteacutekeacutenek vagy effektiacutev eacuterteacutekeacutenek haacutenyadosa
effbe
effki
csuacutecsbe
csuacutecskiu U
U
U
UA
dBAa uu lg 20
Aacuteramerősiacuteteacutes nagysaacutega a kimeneti eacutes a bemeneti aacuteram csuacutecseacuterteacutekeacutenek vagy effektiacutev eacuterteacutekeacutenek haacutenyadosa
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
14
effbe
effki
csuacutecsbe
csuacutecskii I
I
I
IA
dBAa ii lg 20
Teljesiacutetmeacutenyerősiacuteteacutes nagysaacutega a kimeneti eacutes a bemeneti teljesiacutetmeacuteny csuacutecseacuterteacutekeacutenek vagy effektiacutev eacuterteacutekeacutenek haacutenyadosa
iueffbe
effki
csuacutecsbe
csuacutecskip AA
P
P
P
PA
dBAa pp lg 10
Szinuszos vezeacuterleacutes eseteacuten a csuacutecseacuterteacutek eacutes az effektiacutev eacuterteacutek koumlzoumltti kapcsolat
2
csuacutecseacuterteacutekeacuterteacutekeffektiacutev
Fontos az erősiacuteteacutesek a valoacutesaacutegban preciacutezen csak komplex szaacutemokkal eacutertelmezhetők mert bemeneti eacutes kimeneti jelei ritkaacuten azonos faacutezisuacuteak A fenti oumlsszefuumlggeacutesek a faacutezisszoumlget nem veszik figyelembe
2 Bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutes
Az erősiacutetők bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesait az Ohm toumlrveacuteny alkalmazaacutesaacuteval iacuterhatjuk fel Az oumlsszefuumlggeacutesekben a csuacutecseacuterteacutekekkel vagy az effektiacutev eacuterteacutekekkel szaacutemolunk Az alaacutebbi keacutepleteket elsősorban a meacutereacuteses meghataacuterozaacutesnaacutel alkalmazzaacutek
Bemeneti ellenaacutellaacutes nagysaacutegaacutet az erősiacutető bemeneti feszuumlltseacutegeacutenek (Ube) eacutes bemeneti aacuteramaacutenak (Ibe) haacutenyadosa hataacuterozza meg
effbe
effbe
csuacutecsbe
csuacutecsbebe I
U
I
Ur
Kimeneti ellenaacutellaacutes nagysaacutegaacutet az erősiacutető terheleacutes neacutelkuumlli uumlresjaacuterati kimeneti feszuumlltseacutegeacutenek (Ukiuuml) eacutes kimeneti roumlvidzaacuteraacutesi aacuteramaacutenak (Ikir) haacutenyadosa hataacuterozza meg
effrki
effuumlki
csuacutecsrki
csuacutecsuumlkiki I
U
I
Ur
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
15
14 aacutebra Az erősiacutető feleacutepiacuteteacutese a bemenet eacutes a kimenet szempontjaacuteboacutel
A 14 aacutebraacuten megfigyelhető hogy az erősiacutető bemeneti reacuteszeacutet a bemeneti ellenaacutellaacutes keacutepviseli amely terheli a vezeacuterlő generaacutetort Az erősiacutető kimeneti oldala generaacutetorkeacutent foghatoacute fel amelyet a terhelő ellenaacutellaacutes terhel
Elmeacuteleti meacuteretezeacutesekneacutel a pontos oumlsszefuumlggeacuteseket az erősiacutető teljes helyettesiacutető keacutepe alapjaacuten lehet feliacuterni
3 Egyeacuteb erősiacutető jellemzők
Az erősiacutetők gyakorlati alkalmazaacutesa egyeacuteb jellemzők ismereteacutet is megkoumlveteli Ezek koumlzuumll a legfontosabbak a koumlvetkezők frekvenciamenet hataacuterfrekvenciaacutek saacutevszeacutelesseacuteg zajteacutenyező torziacutetaacutesi teacutenyezők
Frekvenciamenet az erősiacutető frekvencia-aacutetviteleacutere jellemző diagram amely a feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes frekvenciafuumlggeacuteseacutet szemleacutelteti
Hataacuterfrekvenciaacutek (fa ff) azon keacutet frekvencia amelyekneacutel az erősiacutető feszuumlltseacutegerősiacuteteacutese a koumlzepes frekvenciaacuten (fk) meacutert erősiacuteteacutes 707 -a illetve az erősiacuteteacutes 3 dB-lel kisebb mint a koumlzepes frekvenciaacuten meacutert erősiacuteteacutes dB-ben A keacutet hataacuterfrekvencia fa alsoacute- ff felső hataacuterfrekvencia A műszaki gyakorlatban az erősiacutetők alsoacute hataacuterfrekvenciaacutejaacutet leginkaacutebb a laacutethatoacute csatoloacute kondenzaacutetorok kapacitaacutesai (Cbe Cki) okozzaacutek A 3 dB-es erősiacuteteacutescsoumlkkeneacutesből matematikailag az alaacutebbi oumlsszefuumlggeacutesek vezethetők le
gbeC RrXbe
gbea
be RrfC
2
1
tkiC RrXki
tkiaki Rrf
C
2
1
A felső hataacuterfrekvenciaacutet doumlntően a laacutethatatlan szoacutert- szereleacutesi- eacutes reacutetegkapacitaacutesok okozzaacutek
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
16
Saacutevszeacutelesseacuteg (B) az alsoacute- eacutes a felső hataacuterfrekvenciaacutek koumlzoumltti frekvenciatartomaacuteny
af ffB
A 15 aacutebra szemleacutelteti egy szeacutelessaacutevuacute erősiacutető frekvenciameneteacutet saacutevszeacutelesseacutegeacutet alsoacute- eacutes felső hataacuterfrekvenciaacutejaacutet
15 aacutebra Egy szeacutelessaacutevuacute erősiacutető frekvenciamenete
A 15 aacutebraacuten megfigyelhető egy gyakorlati szeacutelessaacutevuacute erősiacutető frekvenciafuumlggeacutese hataacuterfrekvenciaacutei koumlzepes frekvenciaacuteja eacutes saacutevszeacutelesseacutege
A műszaki gyakorlatban alkalmazott erősiacutetőkkel szemben elvaacuteraacutes hogy a műkoumldeacutesi tartomaacutenyban a bemeneti eacutes kimeneti jel alakja ne teacuterjen el egymaacutestoacutel A valoacutesaacutegban felleacutepő zajok zavarok torziacutetaacutesokat okoznak a felerősiacutetett jel alakjaacuteban
A tovaacutebbiakban megvizsgaacuteljuk a zajok eacutes torziacutetaacutesok erősiacutetőkre gyakorolt hataacutesait a zajok eacutes torziacutetaacutesok legfontosabb jellemzőit
Jel a hasznos informaacutecioacutet tartalmazoacute feszuumlltseacuteg vagy aacuteram meghataacuterozott időfuumlggveacuteny szerinti vaacuteltozaacutesa
Zaj zavaroacute jelek oumlsszesseacutege melynek időfuumlggveacutenye szabaacutelytalan s hasznos informaacutecioacutet nem tartalmaz
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
17
Az erősiacutetőkben keletkező zajokat doumlntő meacuterteacutekben a toumllteacuteshordozoacutek rendezetlen mozgaacutesa okozza Az ilyen zajok felleacutepnek az erősiacutető ohmos jellegű ellenaacutellaacutesaiban eacutes aktiacutev eszkoumlzeiben egyaraacutent Fajtaacutei
Termikus zaj a toumllteacuteshordozoacutek rendezetlen hőmozgaacutesa miatt felleacutepő zaj Eacuterteacutekeacutet aacutetlagos zajteljesiacutetmeacutenykeacutent zajfeszuumlltseacutegkeacutent vagy zajaacuteramkeacutent adjaacutek meg
Soumlreacutetzaj feacutelvezetőkben a toumllteacuteshordozoacutek PN aacutetmeneten toumlrteacutenő aacutethaladaacutesaacutenaacutel keletkezik Kisfrekvenciaacuten főleg a Zener dioacutedaacuteknaacutel jelentős
Villoacutedzaacutesi zaj (flicker-zaj) aktiacutev eacutes passziacutev aacuteramkoumlri elemeken a gyaacutertaacutestechnoloacutegia koumlvetkezteacuteben felleacutepő zaj Kisfrekvenciaacuten leginkaacutebb a MOSFET-ekneacutel veszeacutelyes
Jelzaj viszony a jelteljesiacutetmeacuteny eacutes a zajteljesiacutetmeacuteny haacutenyadosa dB-ben kifejezve Az erősiacutető zajossaacutegaacutenak egyik szaacutemszerű jellemzője (Angol roumlvidiacuteteacutessel SNR vagy SN rarr Signal to Noise Ratio)
dBlg10
dB
zaj
jel
zaj
jel
P
P
P
P
A keacutepletben Pjel rarr jelteljesiacutetmeacuteny Pzaj rarr zajteljesiacutetmeacuteny
Zajteacutenyező az erősiacutető bemeneteacutere eacutes kimeneteacutere vonatkoztatott jelzaj viszonyok haacutenyadosa dB-ben kifejezve
dB1
lg10lg10e
dB
bzaj
kizaj
p
kizaj
kijel
bezaj
bejel
P
P
A
P
P
P
P
F
A keacutepletben AP rarr az erősiacutető teljesiacutetmeacutenyerősiacuteteacutese
Zajszint a hangossaacuteg eacuterzeacutekeleacuteseacutehez tartozoacute jellemző amely a meacutert zajteljesiacutetmeacuteny eacutes a hallaacuteskuumlszoumlb hangintenzitaacutesaacutehoz tartozoacute zajteljesiacutetmeacuteny haacutenyadosa dB-ben kifejezve
dBlg100
dB
zaj
zaj
P
Pd
A keacutepletben viszonyiacutetaacutesi alapkeacutent a Pzaj0 rarr a hallaacuteskuumlszoumlb hangintenzitaacutesaacutehoz (1 kHz-neacutel 10-12 Wm2) tartozoacute zajteljesiacutetmeacuteny szerepel
Eacuterdekesseacuteg a zajszint emberi szervezetre gyakorolt hataacutesa a hangossaacuteg fuumlggveacutenyeacuteben a koumlvetkező
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
18
- 30 dB zajszint rarr pszicheacutes - 65 dB zajszint rarr vegetatiacutev - 90 dB zajszint rarr halloacuteszervi - 120 dB zajszint rarr faacutejdalomkuumlszoumlb - 120 -130 dB zajszint rarr maradandoacute hallaacuteskaacuterosodaacutes - 160 dB zajszint rarr dobhaacutertyarepedeacutes - 175 dB zajszint rarr halaacutelos koumlvetkezmeacutenyű
Torziacutetaacutes erősiacutetőkben felleacutepő jelenseacuteg melynek hataacutesaacutera a vezeacuterlő analoacuteg jel időfuumlggveacutenyeacutenek tulajdonsaacutegai a kimenetre eacuterve nem kiacutevaacutent moacutedon megvaacuteltoznak Maacuteskeacutent fogalmazva a jel spektrumaacuteban talaacutelhatoacute kuumlloumlnboumlző frekvenciaacutejuacute oumlsszetevők erősiacuteteacuteskor moacutedosulnak A torzulaacutesok meacuterteacutekeacutet a vezeacuterlő analoacuteg jel frekvenciaacuteja eacutes amplituacutedoacuteja befolyaacutesolja
Lineaacuteris torziacutetaacutesok az erősiacutető a kuumlloumlnboumlző frekvenciaacutejuacute jeleket nem egyforma meacuterteacutekben erősiacuteti (frekvenciatorziacutetaacutes) illetve moacutedosiacutetja a jel komponenseinek egymaacuteshoz viszonyiacutetott faacutezishelyzeteacutet (faacutezistorziacutetaacutes) A lineaacuteris torziacutetaacutesokat az erősiacutető frekvenciafuumlggő lineaacuteris karakterisztikaacutejuacute elemei (L C) okozzaacutek
Nemlineaacuteris torziacutetaacutesok az erősiacutető a kuumlloumlnboumlző amplituacutedoacutejuacute jeleket nem egyforma meacuterteacutekben erősiacuteti Az erősiacutető kimeneteacuten nem kiacutevaacutenatos jeloumlsszetevők jelennek meg Harmonikus torziacutetaacutes a kimeneten megjelenő jeloumlsszetevők frekvenciaacutei a bemeneti jeloumlsszetevők frekvenciaacutejaacutenak (alapharmonikus) egeacutesz szaacutemuacute toumlbbszoumlroumlsei (felharmonikusok) Modulaacutecioacutes torziacutetaacutes a kimeneten megjelenő jeloumlsszetevők frekvenciaacutei a bemeneti jeloumlsszetevők frekvenciaacuteinak oumlsszegei eacutes kuumlloumlnbseacutegei A nemlineaacuteris torziacutetaacutesokat az erősiacutető nemlineaacuteris karakterisztikaacutejuacute elemei (feacutelvezető eszkoumlzoumlk) okozzaacutek
Harmonikus torziacutetaacutesi teacutenyező az oumlsszegzett felharmonikusok effektiacutev eacuterteacutekeacutenek eacutes a teljes jel effektiacutev eacuterteacutekeacutenek az araacutenya -ban kifejezve
223
22
21
223
22
n
nh
UUUU
UUUk
U1rarr az alapharmonikus jel feszuumlltseacutegeacutenek effektiacutev eacuterteacuteke
U2 U3hellipUn rarr a felharmonikus jelek feszuumlltseacutegeinek effektiacutev eacuterteacuteke
4 Erősiacutetők meacuteretezeacutese
Az erősiacutető fokozatok meacuteretezeacutese a műszaki gyakorlatban leegyszerűsiacutetve 3 fő leacutepeacutesből aacutell A meacuteretezeacutes leacutepeacutesei
1 leacutepeacutes az aacuteramkoumlr feleacutepiacuteteacuteseacutenek megtervezeacutese az aacuteramkoumlr megrajzolaacutesa
2 leacutepeacutes munkapont beaacutelliacutetaacutes
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
19
3 leacutepeacutes vaacuteltakozoacute aacuteramuacute erősiacutető parameacuteterek meghataacuterozaacutesa
Az eddig taacutergyaltak alapjaacuten tegyuumlnk kiacuteseacuterletet egy kivaacutelasztott erősiacutető alapkapcsolaacutes meacuteretezeacuteseacutere
MEacuteRETEZEacuteSI FELADAT
Veacutegezzuumlk el a 16 aacutebraacuten laacutethatoacute source kapcsolaacutesuacute unipolaacuteris tranzisztoros erősiacutető meacuteretezeacuteseacutet
Munkaponti adatok UGS0 = -2 V UDS0 = 8 V ID0 = 14 mA jFET parameacuteterek y21 = 10 mS y22 = 25 microS Egyeacuteb adatok UT = 24 V RG = 200 kΩ Rt = 15 kΩ ug = 25 mV Rg = 25 kΩ Feladatok a) Hataacuterozzuk meg RS eacutes RD eacuterteacutekeacutet b) Hataacuterozzuk meg a fokozat bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesaacutet c) Hataacuterozzuk meg a terhelt erősiacutető feszuumlltseacutegerősiacuteteacuteseacutet d) Hataacuterozzuk meg a terhelt erősiacutető kimeneti feszuumlltseacutegeacutet e) Hataacuterozzuk meg Cki eacuterteacutekeacutet uacutegy hogy a kapcsolaacutes alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja fa =15 Hz legyen (A toumlbbi kapacitaacutes nem szoacutel bele az aacutetvitelbe)
16 aacutebra Source kapcsolaacutesuacute unipolaacuteris tranzisztoros erősiacutető
Megoldaacutes
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
20
a) Az aacuteramkoumlroumln bejeloumllt egyenfeszuumlltseacutegek eacutes egyenaacuteramok figyelembeveacuteteleacutevel az oumlsszefuumlggeacutesek feliacuteraacutesaacutehoz az elektrotechnika Ohm- eacutes Kirchhoff toumlrveacutenyeit alkalmazzuk (A kapcsolaacutes bemeneteacuten az IG gate aacuteram elhanyagolhatoacute)
SRGS UU 0
kI
UR
D
GSS 431
mA 41
V 2
0
0
kV
I
UUUR
D
RDSTD
S 10mA 41
2V 8V 24
0
0
b) Az erősiacutető bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesaacutet a kapcsolaacutes y parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacuteből lehet legegyszerűbben meghataacuterozni A helyettesiacutető keacutep a 17 aacutebraacuten laacutethatoacute
17 aacutebra A source kapcsolaacutesuacute erősiacutető y parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
Ha a bemenet felől illetve a kimenet felől betekintuumlnk a helyettesiacutető neacutegypoacutelusba koumlnnyedeacuten feliacuterhatjuk a bemeneti eacutes a kimeneti ellenaacutellaacutes oumlsszefuumlggeacuteseacutet majd behelyettesiacuteteacutes utaacuten meghataacuterozhatjuk az eacuterteacutekeket
kRr Gbe 200
kS
ky
Rr Dki 825
110
1
22
c) A feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes meghataacuterozaacutesaacutehoz egy roumlvid levezeteacutes utaacuten eljuthatunk
be
kiut u
uA
tD
sbeski RR
yuyu
2221
1
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
21
152)158(10)(21 kkmSRRyA tkiut
A veacutegeredmeacutenyből laacutethatoacute hogy az erősiacutető faacutezist fordiacutet
d) A kimeneti feszuumlltseacuteg meghataacuterozaacutesaacutehoz előszoumlr fel kell iacuterni a vezeacuterlő generaacutetorboacutel az erősiacutető bemeneteacutere jutoacute vaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteget majd a feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes segiacutetseacutegeacutevel kimeneti feszuumlltseacuteggeacute alakiacutetva hataacuterozhatjuk meg a pontos eacuterteacuteket
mVRR
Ruu
gG
Ggbe 2222
k 25k 002
k 002mV 25
VmVuAu beutkit 1612222152
e) A megadott parameacuteterek szerint az erősiacutető alsoacute hataacuterfrekvenciaacutejaacutet csak a Cki kimeneti kapacitaacutes okozza Az erősiacutető helyettesiacutető keacutepeacutenek kimeneti koumlreacuteben (ld 18 aacutebra) a hataacuterfrekvencia definiacutecioacutejaacuteboacutel adoacutedoacute egyenlőseacutegből a hataacuterfrekvencia kiszaacutemiacutetaacutesaacutehoz juthatunk
18 aacutebra Az erősiacutető kimeneti koumlreacutenek kisfrekvenciaacutes helyettesiacutető keacutepe
A feszuumlltseacutegosztaacutes toumlrveacutenyeacutet alkalmazva levezeteacutessel bizonyiacutethatoacute hogy a hataacuterfrekvenciaacuten bekoumlvetkező 3 dB-es erősiacuteteacutes szintcsoumlkkeneacutesneacutel a csatoloacute kondenzaacutetor reaktanciaacuteja eacuterteacutekre megegyezik a koumlruumlloumltte elhelyezkedő ellenaacutellaacutesok eredőjeacutevel
tkitDC RrRRy
Xki
22
1
kiaC Cf
Xki
2
1
nFHzRrf
Ctkia
ki 46210511080152
1
2
144
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
22
Oumlsszefoglalaacutes
Az esetfelveteacutes kapcsaacuten kideruumllt hogy leendő munkahelye a koumlzeljoumlvőben uacutej szakmai profilra fog aacutetaacutellni Az uacutej feladatok koumlzoumltt gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők tervezeacutese eacutes meacuteretezeacutese szerepel A munkaacuteba aacutellaacutes előtt egy speciaacutelis szakmai tanfolyamon vesz reacuteszt melynek beleacutepeacutesi felteacutetele a bipolaacuteris eacutes unipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett erősiacutetőfokozatok munkapontbeaacutelliacutetaacutesi megoldaacutesainak vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőinek az ismerete Jelen tananyagreacutesztől segiacutetseacuteget kaphatott a meacuteretezeacutesi alapok elsajaacutetiacutetaacutesaacutehoz felfrissiacuteteacuteseacutehez
Az informaacutecioacutefrissiacuteteacutes roumlvid bevezetővel kezdődoumltt melyben taacutejeacutekozoacutedhatott a szakmai informaacutecioacutetartalomra vonatkozoacute tudnivaloacutekroacutel
A gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők meacuteretezeacuteseacutehez szilaacuterd alapokat nyuacutejtott az erősiacutetők feleacutepiacuteteacuteseacutenek belső kapcsolatrendszereacutenek a megismereacutese Ehhez meg kellett vizsgaacutelni az elviekben leacutetező sztatikus műkoumldeacutesi uumlzemmoacutedot ahonnan egyenes uacutet vezetett az elektronikai gyakorlat dinamikus uumlzemmoacutedjaacutenak a tisztaacutezaacutesaacutehoz
Egy erősiacutető fokozat műkoumldteteacutese előtt biztosiacutetani kellett a munkapont beaacutelliacutetaacutest amely leacutenyegeacuteben az erősiacutető egyenaacuteramuacute meacuteretezeacuteseacutet jelentette Tisztaacutezoacutedtak a kuumlloumlnboumlző osztaacutelyokba sorolt munkapontbeaacutelliacutetaacutesi megoldaacutesok előnyei eacutes haacutetraacutenyai Kapcsolaacutesi rajzok bizonyiacutetottaacutek hogy a munkapontbeaacutelliacutetaacutes megvaloacutesiacutethatoacute egy taacutepegyseacuteg eacutes az aktiacutev elemhez csatlakozoacute kuumlloumlnboumlző eacuterteacutekű ellenaacutellaacutesok beiktataacutesaacuteval
Az aktiacutev elemelemek eacutes a kapcsoloacutedoacute ellenaacutellaacutesok meghataacuteroztaacutek az erősiacutetők vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőit Kuumlloumln kategoacuteriaacuteba keruumlltek az erősiacuteteacutes fajtaacutek a be- eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesok eacutes az erősiacutető egyeacuteb jellemzői Egy erősiacutető fokozat frekvencia-aacutetviteleacutenek taacutergyalaacutesaacutenaacutel tisztaacutezoacutedott hogy csatoloacute- hidegiacutető- szereleacutesi- szoacutert- eacutes reacuteteg-kapacitaacutesok is befolyaacutesoljaacutek a műkoumldeacutest
Az erősiacutetők meacuteretezeacutese alapvetően munkapont beaacutelliacutetaacutest eacutes vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzők meghataacuterozaacutesaacutet jelentette A meacuteretezeacutest megkoumlnnyiacutetette az aktiacutev elem illetve a teljes erősiacutető neacutegypoacutelusos helyettesiacutető keacutepeacutenek a felrajzolaacutesa Mindezt kuumlloumln-kuumlloumln meg kellett vizsgaacutelni a bipolaacuteris eacutes az unipolaacuteris tranzisztorral feleacutepiacutetett erősiacutetőkneacutel Egy oumlsszefoglaloacute taacuteblaacutezatboacutel kideruumllt hogy a műszaki gyakorlatban igen sokfeacutele erősiacutető elnevezeacutessel talaacutelkozhatunk A meacuteretezeacutes gyakorlati megvaloacutesiacutetaacutesaacutet mintafeladatok eacutes meacutertezeacutesi feladat zaacuterta
A meacuteretezeacutes leacutepeacuteseinek elmeacuteleti tisztaacutezaacutesa majd veacutegrehajtaacutesa utaacuten elegendő informaacutecioacute gyűlhetett oumlssze az erősiacutető aacuteramkoumlroumlk megtervezeacuteseacutehez oumlsszeaacutelliacutetaacutesaacutehoz eacutes a gyakorlati alkalmazaacutesaihoz
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
23
TANULAacuteSIRAacuteNYIacuteTOacute
Az elektronikai aacuteramkoumlroumlk alapjait taacutergyaloacute teacutemakoumlrhoumlz tartozoacute ismeretek alkalmazaacutesaacutehoz az iacuterott szakmai szoumlveg megeacuterteacutese a kuumlloumlnboumlző keacuteszseacutegek fejleszteacutese szuumlkseacuteges
Az elsajaacutetiacutetott informaacutecioacutek gyakorlati alkalmazaacutesaacutehoz elengedhetetlen a gyakorlatias feladateacutertelmezeacutes moacutedszer kompetencia fejleszteacutese
A szakmai szoumlveg alapos tanulmaacutenyozaacutesa eacutes feldolgozaacutesa utaacuten ceacutelszerű az alaacutebbi gyakorloacute feladatok megoldaacutesa
1 feladat Egyszerű kapcsolaacutesi rajzok elkeacutesziacuteteacuteseacutevel mutassa be az erősiacutetők sztatikus eacutes dinamikus uumlzemmoacutedja koumlzoumltti kuumlloumlnbseacutegeket
2 feladat Rajzolja fel egy teacutervezeacuterleacutesű tranzisztor transzfer karakterisztikaacutejaacutet s jeloumlljoumln meg rajta egy M1 eacutes M2 munkapontot Az M1 munkapont a lineaacuteris az M2 munkapont a nemlineaacuteris műkoumldeacutesi tartomaacutenyban helyezkedjeacutek el
3 feladat Keacutesziacutetse el egy koumlzoumls emitteres erősiacutetőfokozat kapcsolaacutesi rajzaacutet eacutes hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet Az aacuteramkoumlrhoumlz alkalmazzon 4 db ellenaacutellaacutest 3 db kondenzaacutetort 1 db taacutepegyseacuteget vezeacuterlő generaacutetort eacutes terhelő ellenaacutellaacutest
4 feladat Keacutesziacutetse el egy source kapcsolaacutesuacute JFET-es erősiacutetőfokozat kapcsolaacutesi rajzaacutet eacutes admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet Az aacuteramkoumlrhoumlz alkalmazzon 3 db ellenaacutellaacutest 3 db kondenzaacutetort 1 db taacutepegyseacuteget vezeacuterlő generaacutetort eacutes terhelő ellenaacutellaacutest
5 feladat A 3 eacutes 4 feladathoz elkeacutesziacutetett kapcsolaacutesi rajzokon tuumlntesse fel az aktiacutev elemhez tartozoacute munkaponti feszuumlltseacutegeket eacutes aacuteramokat Iacuterja fel a munkaponti adatok kiszaacutemiacutetaacutesaacutera szolgaacuteloacute matematikai oumlsszefuumlggeacuteseket
6 feladat Iacuterja le az alaacutebbi elektronikai alapfogalmak jelenteacuteseacutet
- B osztaacutelyuacute munkapontbeaacutelliacutetaacutes - hibrid parameacuteteres egyenletrendszer - erősiacutető frekvenciamenete
7 feladat Sorolja fel az erősiacutető fokozatok vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőit Iacuterja fel a jellemzőkhoumlz tartozoacute matematikai oumlsszefuumlggeacuteseket
8 feladat Hataacuterozza meg dB-ben az alaacutebbi viszonyszaacutemban megadott erősiacuteteacutes eacuterteacutekeket
- Au = -150 - Ai = 365 - AP = 1450
9 feladat Hataacuterozza meg viszonyszaacutemban az alaacutebbi dB-ben megadott erősiacuteteacutes eacuterteacutekeket
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
24
- Au = 45 dB - Ai = 32 dB - AP = 70 dB
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
25
OumlNELLENŐRZŐ FELADATOK
1 feladat
Szaacutemiacutetaacutessal hataacuterozza meg az alaacutebbi koumlzoumls emitteres baacutezisaacuteram taacuteplaacutelaacutesuacute erősiacutető munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesait
19 aacutebra
Adatok
UT = 10 V IC0 = 25 mA UE0 = 2 V UCE0 = 3V B = 200 UBE0 = 06 V
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
26
Feladatok
a) Jeloumllje be a kapcsolaacutesi rajzon a munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok meghataacuterozaacutesaacutehoz szuumlkseacuteges egyenaacuteramokat eacutes egyenfeszuumlltseacutegeket
b) Hataacuterozza meg a munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok (RC RE RB) szaacutemszerű eacuterteacutekeacutet
RC =
RE =
RB=
2 feladat
Meacuteretezze az alaacutebbi Source kapcsolaacutesuacute erősiacutető fokozatot
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
27
20 aacutebra
Adatok
UT = 12 V Rt = 20 k RG = 1 M RD = 4 k y21s = 25 mS y22s = 25 S Ug = 50 mV Rg = 50 k
Feladatok
a) Keacutesziacutetse el a meacuteretezeacutes előtt aacutelloacute aacuteramkoumlr admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
28
b) Hataacuterozza meg dB-ben az erősiacutető feszuumlltseacutegerősiacuteteacuteseacutet terhelő ellenaacutellaacutes neacutelkuumll eacutes terheleacutessel
Au=
au=
Aut=
aut=
c) Szaacutemiacutetsa ki az erősiacutető fokozat bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesaacutet
Rbe=
Rki=
d) Hataacuterozza meg a terhelt erősiacutető fokozat kimeneteacuten megjelenő feszuumlltseacuteg eacuterteacutekeacutet
Ukit=
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
29
3 feladat
Meacuteretezze egy RC csatolaacutesuacute erősiacutető alapkapcsolaacutes csatoloacute kondenzaacutetorait
Adatok
rbe= 1 M bemeneti ellenaacutellaacutes rki= 4 k kimeneti ellenaacutellaacutes Rg= 10 k vezeacuterlő generaacutetor belső ellenaacutellaacutesa Rt= 20 k terhelő ellenaacutellaacutes fa1= 10Hz a bemeneti koumlr alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja fa2= 40 Hz a kimeneti koumlr alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja
Feladatok
a) Keacutesziacutetse el az erősiacutető bemeneteacutehez tartozoacute helyettesiacutető aacuteramkoumlrt eacutes az alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a bemeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesaacutet
Cbe=
b) Keacutesziacutetse el az erősiacutető kimeneteacutehez tartozoacute helyettesiacutető aacuteramkoumlrt eacutes az alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a kimeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesaacutet
Cki=
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
30
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
31
MEGOLDAacuteSOK
1 feladat
a) A munkaponti egyenaacuteramok eacutes egyenfeszuumlltseacutegek feltuumlnteteacutese a kapcsolaacutesi rajzon
21 aacutebra
b) A munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok szaacutemszerűsiacutetett meghataacuterozaacutesa
Az ellenaacutellaacutesok kiszaacutemiacutetaacutesaacutehoz a kapcsolaacutesi rajz segiacutetseacutegeacutevel az Ohm- eacutes a Kirchhoff-toumlrveacutenyek alkalmazaacutesaacuteval lehet eljutni
0CEUUUU00
EC RRT
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
32
V2U 00 ER U
E
V5V3V2V10UUUU 0CE00
EC RTR
Ω200mA25
V5
I
UR
0CC
0 CR
μA125200
mA25
B
II 0C
0B
mA12552μA251mA52III 0B0C0E
Ω80mA12525
V2
I
UR
0E
0EE
V47V2V60V10UUUUUU 000R EBETBTB
Ω60μA125
V47
I
UR
0
R B
BB
2 feladat
a) Az erősiacutető fokozat helyettesiacutető keacutepe
22 aacutebra
b) A feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes terheleacutes neacutelkuumll eacutes terheleacutessel
099k 633mS 52 k 4mS 5020
1mS 52
uA
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
33
dBAa uu 1719099lg 20lg 20
697k 083mS 52 k 20k 4mS 5020
1mS 52
utA
dBAa uut 7217697lg 20lg 20
c) Az erősiacutető bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesa a helyettesiacutető keacutep alapjaacuten
M 1 Gbe Rr
k 633k 4mS 0025
1=
1
22D
ski R
yr
d) A terhelt erősiacutető kimeneti feszuumlltseacutege
mV 334 099mV4762= utbekit Auu
mV6247k 50M 1
M 1mV 50
gG
Ggbe RR
Ruu
3 feladat
a) Az erősiacutető bemeneti aacuteramkoumlre eacutes a bemeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesa
23 aacutebra
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
34
gbeC RrXbe
beaC Cf
Xbe
12
1
nFHzRrf
Cgbea
be 71510101102
1
2
146
1
a) Az erősiacutető kimeneti aacuteramkoumlre eacutes a kimeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesa
24 aacutebra
tkiC RrXki
kiaC Cf
Xki
22
1
nFHzRrf
Ctkia
ki 81651020104402
1
2
133
2
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
35
IRODALOMJEGYZEacuteK
FELHASZNAacuteLT IRODALOM Kovaacutecs Csongor Elektronikus aacuteramkoumlroumlk tankoumlnyv Generaacutel Press Kiadoacute 2005
Gergely Istvaacuten Elektrotechnika General Press Kiadoacute 2009
Zombori Beacutela Elektronika Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
Zombori Beacutela Elektronikai feladatgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2008
Koacuteroacutedi Daacutevid ndash Toacuteth S Roacutebert Villamossaacutegtani alapismeretek NSZFI Tankoumlnyvkiadoacute 2005
Horvaacuteth Ernő Elektronika feladatgyűjtemeacuteny I Terra Print Kiadoacute 1994
Szűcs Laacuteszloacuteneacute Elektronikai peacuteldataacuter Lexika Tankoumlnyvkiadoacute 1997
AJAacuteNLOTT IRODALOM U TietzendashCh Scenk Analoacuteg eacutes digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Műszaki Koumlnyvkiadoacute Budapest 1990
Mihaacutely Laacuteszloacute Elektronikai tesztgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
MUNKAANYAG
A(z) 0917-06 modul 038-as szakmai tankoumlnyvi tartalomeleme
felhasznaacutelhatoacute az alaacutebbi szakkeacutepesiacuteteacutesekhez
A szakkeacutepesiacuteteacutes OKJ azonosiacutetoacute szaacutema A szakkeacutepesiacuteteacutes megnevezeacutese
54 523 01 0000 00 00 Elektronikai technikus
A szakmai tankoumlnyvi tartalomelem feldolgozaacutesaacutehoz ajaacutenlott oacuteraszaacutem
10 oacutera
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
10
7 aacutebra Bipolaacuteris tranzisztor kisfrekvenciaacutes hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
8 aacutebra Bipolaacuteris tranzisztor nagyfrekvenciaacutes admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
A bipolaacuteris tranzisztoroknaacutel megfigyelhető hogy 1 db aacuteramgeneraacutetorral eacutes 2 db ellenaacutellaacutessal megalkothatoacute a helyettesiacutető keacutep Termeacuteszetesen a PNP tranzisztorokhoz illetve azok koumlzoumls kollektoruacute eacutes koumlzoumls baacutezisuacute alkalmazaacutesaihoz hasonloacute elvű helyettesiacutető keacutepek keacutesziacutethetők
1 Unipolaacuteris tranzisztorok helyettesiacutető keacutepei
A teacutervezeacuterleacutesű tranzisztorokhoz meacutereacutestechnikai szempontok szerint az admittancia (y) vagy az inverz hibrid (d) parameacutetereket alkalmazzaacutek
A 9 eacutes 10 aacutebraacuten N csatornaacutes source kapcsolaacutesuacute jFET tranzisztorok helyettesiacutető keacutepei tanulmaacutenyozhatoacutek
9 aacutebra jFET tranzisztor admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
11
10 aacutebra jFET tranzisztor inverz hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
Az unipolaacuteris tranzisztorok helyettesiacutető keacutepein megfigyelhető hogy a bemeneti aacuteramuk elhanyagolhatoacute iacutegy bemenetuumlk szakadaacutesnak tekinthető A helyettesiacutető keacutep 1db feszuumlltseacuteg- vagy aacuteramgeneraacutetorboacutel 1 db ellenaacutellaacutesboacutel eacutes egy db szakadaacutes jelkeacutepből oumlsszerakhatoacute
Termeacuteszetesen a P csatornaacutes jFET-ekhez vagy a MOSFET-ekhez illetve azok drain eacutes gate kapcsolaacutesaihoz hasonloacute elvű helyettesiacutető keacutepek keacutesziacutethetők
Az eddigiekben koumlrbejaacutertuk a bipolaacuteris eacutes az unipolaacuteris tranzisztorok neacutegypoacutelusos helyettesiacutető keacutepeit Az elsajaacutetiacutetott ismeretek birtokaacuteban elkeacutesziacutethető baacutermely erősiacutető alapkapcsolaacutes vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute helyettesiacutető keacutepe Gyakorlati peacuteldakeacutent a 11 aacutebraacuten vizsgaacuteljuk meg egy koumlzoumls emitteres baacutezisosztoacutes alapkapcsolaacutes hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet
11 aacutebra Koumlzoumls emitteres alapkapcsolaacutes eacutes hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
A 11 aacutebra NPN tranzisztoros emitter kapcsolaacutesuacute erősiacutetőjeacutet feszuumlltseacuteggeneraacutetor (ug Rg) vezeacuterli s a kimeneteacutet terhelő ellenaacutellaacutes (Rt) zaacuterja Az aacutebraacuten elkuumlloumlniacutetve felismerhető a tranzisztor hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe A baacutezisosztoacute (R1 R2) eacutes a munkaellenaacutellaacutes (Rc) elhelyezkedeacuteseacutet a helyettesiacutető keacutepen magyaraacutezza hogy az UT feszuumlltseacutegű taacutepegyseacuteg vaacuteltakozoacute aacuteram szempontjaacuteboacutel roumlvidzaacuternak tekinthető A kondenzaacutetorok (Cbe Cki CE) vaacuteltakozoacute aacuteramon a helyettesiacutető keacutepen szinteacuten roumlvidzaacuterkeacutent szerepelnek Az emitter kondenzaacutetor a helyettesiacuteteacutesneacutel az emitter ellenaacutellaacutet is roumlvidre zaacuterja
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
12
Termeacuteszetesen hasonloacutean helyettesiacutethető a toumlbbi bipolaacuteris tranzisztoros alapkapcsolaacutes s ugyanilyen moacutedszerrel megalkothatoacutek a teacutervezeacuterleacutesű tranzisztoros alapkapcsolaacutesok helyettesiacutető keacutepei
Az erősiacutetők vaacuteltakozoacute aacuteramuacute jellemzőit a kapcsolaacutesi rajzuk eacutes helyettesiacutető keacutepeik segiacutetseacutegeacutevel lehet legszemleacuteletesebben eacutertelmezni
ERŐSIacuteTŐK JELLEMZŐI Erősiacutető elektronikus aacuteramkoumlr aktiacutev neacutegypoacutelus amely a bemeneteacutere vezetett elektromos jelből a kimeneteacuten megegyező hullaacutemformaacutejuacute de tetszőlegesen nagyobb eacuterteacutekű elektromos jelet szolgaacuteltat A kapcsolaacuteshoz alkalmazott taacutepegyseacuteg energiaacuteja fedezi a nagyobb eacuterteacutekű jel teljesiacutetmeacutenynoumlvekedeacuteseacutet
Erősiacuteteacutes vezeacuterelt teljesiacutetmeacuteny-aacutetalakiacutetaacutes
A 12 aacutebraacuten egy erősiacutető aacuteltalaacutenos toumlmbvaacutezlatos jeloumlleacutese laacutethatoacute Az erősiacutető bemeneteacuten egy ug feszuumlltseacutegű Rg belső ellenaacutellaacutesuacute generaacutetor biztosiacutetja az ube bemeneti feszuumlltseacuteget eacutes ibe bemeneti aacuteramot A kimeneten Rt terhelő ellenaacutellaacuteson joumln leacutetre az uki kimeneti feszuumlltseacuteg eacutes az iki kimeneti aacuteram
12 aacutebra Erősiacutető toumlmbvaacutezlatos jeloumlleacutese
A toumlmbvaacutezlatos jeloumlleacutesen feltuumlntetett haacuteromszoumlg jelkeacutepezi az erősiacuteteacutes iraacutenyaacutet Az erősiacuteteacutesek megvaloacutesiacutetaacutesaacutehoz aktiacutev elem(ek) (bipolaacuteris eacutesvagy unipolaacuteris tranzisztorok) szuumlkseacutegesek Az erősiacutető kapcsolaacutesokban a munkapont beaacutelliacutetaacutesaacutera ellenaacutellaacutesok kellenek melyek befolyaacutesoljaacutek az erősiacutető jellemzőit is A gyakorlati aacuteramkoumlroumlkben a megfelelő műkoumldeacutest kondenzaacutetorok is biztosiacutetjaacutek
Az erősiacutetőket kuumlloumlnboumlző szempontok szerint osztaacutelyozhatjuk A kuumlloumlnboumlző erősiacutetőfajtaacutekat s azok roumlvid ismertetőjeacutet - a teljesseacuteg igeacutenye neacutelkuumll - a 13 aacutebra tartalmazza
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
13
13 aacutebra Az erősiacutetők csoportosiacutetaacutesa
Az erősiacutetők legfontosabb jellemzői az alaacutebbi csoportokba sorolhatoacutek
- Erősiacuteteacutesek - Bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutes - Egyeacuteb erősiacutető jellemzők
1 Erősiacuteteacutesek
Az erősiacutető kapcsolaacutesoknaacutel eacutertelmezett erősiacuteteacutesek feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes aacuteramerősiacuteteacutes teljesiacutetmeacutenyerősiacuteteacutes Az erősiacuteteacutesek kifejezhetők viszonyszaacutemban eacutes logaritmikusan decibel-ben is Az alaacutebbi oumlsszefuumlggeacuteseket elsősorban a meacutereacuteses meghataacuterozaacutesokhoz alkalmazzaacutek
Feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes nagysaacutega a kimeneti eacutes a bemeneti feszuumlltseacuteg csuacutecseacuterteacutekeacutenek vagy effektiacutev eacuterteacutekeacutenek haacutenyadosa
effbe
effki
csuacutecsbe
csuacutecskiu U
U
U
UA
dBAa uu lg 20
Aacuteramerősiacuteteacutes nagysaacutega a kimeneti eacutes a bemeneti aacuteram csuacutecseacuterteacutekeacutenek vagy effektiacutev eacuterteacutekeacutenek haacutenyadosa
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
14
effbe
effki
csuacutecsbe
csuacutecskii I
I
I
IA
dBAa ii lg 20
Teljesiacutetmeacutenyerősiacuteteacutes nagysaacutega a kimeneti eacutes a bemeneti teljesiacutetmeacuteny csuacutecseacuterteacutekeacutenek vagy effektiacutev eacuterteacutekeacutenek haacutenyadosa
iueffbe
effki
csuacutecsbe
csuacutecskip AA
P
P
P
PA
dBAa pp lg 10
Szinuszos vezeacuterleacutes eseteacuten a csuacutecseacuterteacutek eacutes az effektiacutev eacuterteacutek koumlzoumltti kapcsolat
2
csuacutecseacuterteacutekeacuterteacutekeffektiacutev
Fontos az erősiacuteteacutesek a valoacutesaacutegban preciacutezen csak komplex szaacutemokkal eacutertelmezhetők mert bemeneti eacutes kimeneti jelei ritkaacuten azonos faacutezisuacuteak A fenti oumlsszefuumlggeacutesek a faacutezisszoumlget nem veszik figyelembe
2 Bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutes
Az erősiacutetők bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesait az Ohm toumlrveacuteny alkalmazaacutesaacuteval iacuterhatjuk fel Az oumlsszefuumlggeacutesekben a csuacutecseacuterteacutekekkel vagy az effektiacutev eacuterteacutekekkel szaacutemolunk Az alaacutebbi keacutepleteket elsősorban a meacutereacuteses meghataacuterozaacutesnaacutel alkalmazzaacutek
Bemeneti ellenaacutellaacutes nagysaacutegaacutet az erősiacutető bemeneti feszuumlltseacutegeacutenek (Ube) eacutes bemeneti aacuteramaacutenak (Ibe) haacutenyadosa hataacuterozza meg
effbe
effbe
csuacutecsbe
csuacutecsbebe I
U
I
Ur
Kimeneti ellenaacutellaacutes nagysaacutegaacutet az erősiacutető terheleacutes neacutelkuumlli uumlresjaacuterati kimeneti feszuumlltseacutegeacutenek (Ukiuuml) eacutes kimeneti roumlvidzaacuteraacutesi aacuteramaacutenak (Ikir) haacutenyadosa hataacuterozza meg
effrki
effuumlki
csuacutecsrki
csuacutecsuumlkiki I
U
I
Ur
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
15
14 aacutebra Az erősiacutető feleacutepiacuteteacutese a bemenet eacutes a kimenet szempontjaacuteboacutel
A 14 aacutebraacuten megfigyelhető hogy az erősiacutető bemeneti reacuteszeacutet a bemeneti ellenaacutellaacutes keacutepviseli amely terheli a vezeacuterlő generaacutetort Az erősiacutető kimeneti oldala generaacutetorkeacutent foghatoacute fel amelyet a terhelő ellenaacutellaacutes terhel
Elmeacuteleti meacuteretezeacutesekneacutel a pontos oumlsszefuumlggeacuteseket az erősiacutető teljes helyettesiacutető keacutepe alapjaacuten lehet feliacuterni
3 Egyeacuteb erősiacutető jellemzők
Az erősiacutetők gyakorlati alkalmazaacutesa egyeacuteb jellemzők ismereteacutet is megkoumlveteli Ezek koumlzuumll a legfontosabbak a koumlvetkezők frekvenciamenet hataacuterfrekvenciaacutek saacutevszeacutelesseacuteg zajteacutenyező torziacutetaacutesi teacutenyezők
Frekvenciamenet az erősiacutető frekvencia-aacutetviteleacutere jellemző diagram amely a feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes frekvenciafuumlggeacuteseacutet szemleacutelteti
Hataacuterfrekvenciaacutek (fa ff) azon keacutet frekvencia amelyekneacutel az erősiacutető feszuumlltseacutegerősiacuteteacutese a koumlzepes frekvenciaacuten (fk) meacutert erősiacuteteacutes 707 -a illetve az erősiacuteteacutes 3 dB-lel kisebb mint a koumlzepes frekvenciaacuten meacutert erősiacuteteacutes dB-ben A keacutet hataacuterfrekvencia fa alsoacute- ff felső hataacuterfrekvencia A műszaki gyakorlatban az erősiacutetők alsoacute hataacuterfrekvenciaacutejaacutet leginkaacutebb a laacutethatoacute csatoloacute kondenzaacutetorok kapacitaacutesai (Cbe Cki) okozzaacutek A 3 dB-es erősiacuteteacutescsoumlkkeneacutesből matematikailag az alaacutebbi oumlsszefuumlggeacutesek vezethetők le
gbeC RrXbe
gbea
be RrfC
2
1
tkiC RrXki
tkiaki Rrf
C
2
1
A felső hataacuterfrekvenciaacutet doumlntően a laacutethatatlan szoacutert- szereleacutesi- eacutes reacutetegkapacitaacutesok okozzaacutek
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
16
Saacutevszeacutelesseacuteg (B) az alsoacute- eacutes a felső hataacuterfrekvenciaacutek koumlzoumltti frekvenciatartomaacuteny
af ffB
A 15 aacutebra szemleacutelteti egy szeacutelessaacutevuacute erősiacutető frekvenciameneteacutet saacutevszeacutelesseacutegeacutet alsoacute- eacutes felső hataacuterfrekvenciaacutejaacutet
15 aacutebra Egy szeacutelessaacutevuacute erősiacutető frekvenciamenete
A 15 aacutebraacuten megfigyelhető egy gyakorlati szeacutelessaacutevuacute erősiacutető frekvenciafuumlggeacutese hataacuterfrekvenciaacutei koumlzepes frekvenciaacuteja eacutes saacutevszeacutelesseacutege
A műszaki gyakorlatban alkalmazott erősiacutetőkkel szemben elvaacuteraacutes hogy a műkoumldeacutesi tartomaacutenyban a bemeneti eacutes kimeneti jel alakja ne teacuterjen el egymaacutestoacutel A valoacutesaacutegban felleacutepő zajok zavarok torziacutetaacutesokat okoznak a felerősiacutetett jel alakjaacuteban
A tovaacutebbiakban megvizsgaacuteljuk a zajok eacutes torziacutetaacutesok erősiacutetőkre gyakorolt hataacutesait a zajok eacutes torziacutetaacutesok legfontosabb jellemzőit
Jel a hasznos informaacutecioacutet tartalmazoacute feszuumlltseacuteg vagy aacuteram meghataacuterozott időfuumlggveacuteny szerinti vaacuteltozaacutesa
Zaj zavaroacute jelek oumlsszesseacutege melynek időfuumlggveacutenye szabaacutelytalan s hasznos informaacutecioacutet nem tartalmaz
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
17
Az erősiacutetőkben keletkező zajokat doumlntő meacuterteacutekben a toumllteacuteshordozoacutek rendezetlen mozgaacutesa okozza Az ilyen zajok felleacutepnek az erősiacutető ohmos jellegű ellenaacutellaacutesaiban eacutes aktiacutev eszkoumlzeiben egyaraacutent Fajtaacutei
Termikus zaj a toumllteacuteshordozoacutek rendezetlen hőmozgaacutesa miatt felleacutepő zaj Eacuterteacutekeacutet aacutetlagos zajteljesiacutetmeacutenykeacutent zajfeszuumlltseacutegkeacutent vagy zajaacuteramkeacutent adjaacutek meg
Soumlreacutetzaj feacutelvezetőkben a toumllteacuteshordozoacutek PN aacutetmeneten toumlrteacutenő aacutethaladaacutesaacutenaacutel keletkezik Kisfrekvenciaacuten főleg a Zener dioacutedaacuteknaacutel jelentős
Villoacutedzaacutesi zaj (flicker-zaj) aktiacutev eacutes passziacutev aacuteramkoumlri elemeken a gyaacutertaacutestechnoloacutegia koumlvetkezteacuteben felleacutepő zaj Kisfrekvenciaacuten leginkaacutebb a MOSFET-ekneacutel veszeacutelyes
Jelzaj viszony a jelteljesiacutetmeacuteny eacutes a zajteljesiacutetmeacuteny haacutenyadosa dB-ben kifejezve Az erősiacutető zajossaacutegaacutenak egyik szaacutemszerű jellemzője (Angol roumlvidiacuteteacutessel SNR vagy SN rarr Signal to Noise Ratio)
dBlg10
dB
zaj
jel
zaj
jel
P
P
P
P
A keacutepletben Pjel rarr jelteljesiacutetmeacuteny Pzaj rarr zajteljesiacutetmeacuteny
Zajteacutenyező az erősiacutető bemeneteacutere eacutes kimeneteacutere vonatkoztatott jelzaj viszonyok haacutenyadosa dB-ben kifejezve
dB1
lg10lg10e
dB
bzaj
kizaj
p
kizaj
kijel
bezaj
bejel
P
P
A
P
P
P
P
F
A keacutepletben AP rarr az erősiacutető teljesiacutetmeacutenyerősiacuteteacutese
Zajszint a hangossaacuteg eacuterzeacutekeleacuteseacutehez tartozoacute jellemző amely a meacutert zajteljesiacutetmeacuteny eacutes a hallaacuteskuumlszoumlb hangintenzitaacutesaacutehoz tartozoacute zajteljesiacutetmeacuteny haacutenyadosa dB-ben kifejezve
dBlg100
dB
zaj
zaj
P
Pd
A keacutepletben viszonyiacutetaacutesi alapkeacutent a Pzaj0 rarr a hallaacuteskuumlszoumlb hangintenzitaacutesaacutehoz (1 kHz-neacutel 10-12 Wm2) tartozoacute zajteljesiacutetmeacuteny szerepel
Eacuterdekesseacuteg a zajszint emberi szervezetre gyakorolt hataacutesa a hangossaacuteg fuumlggveacutenyeacuteben a koumlvetkező
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
18
- 30 dB zajszint rarr pszicheacutes - 65 dB zajszint rarr vegetatiacutev - 90 dB zajszint rarr halloacuteszervi - 120 dB zajszint rarr faacutejdalomkuumlszoumlb - 120 -130 dB zajszint rarr maradandoacute hallaacuteskaacuterosodaacutes - 160 dB zajszint rarr dobhaacutertyarepedeacutes - 175 dB zajszint rarr halaacutelos koumlvetkezmeacutenyű
Torziacutetaacutes erősiacutetőkben felleacutepő jelenseacuteg melynek hataacutesaacutera a vezeacuterlő analoacuteg jel időfuumlggveacutenyeacutenek tulajdonsaacutegai a kimenetre eacuterve nem kiacutevaacutent moacutedon megvaacuteltoznak Maacuteskeacutent fogalmazva a jel spektrumaacuteban talaacutelhatoacute kuumlloumlnboumlző frekvenciaacutejuacute oumlsszetevők erősiacuteteacuteskor moacutedosulnak A torzulaacutesok meacuterteacutekeacutet a vezeacuterlő analoacuteg jel frekvenciaacuteja eacutes amplituacutedoacuteja befolyaacutesolja
Lineaacuteris torziacutetaacutesok az erősiacutető a kuumlloumlnboumlző frekvenciaacutejuacute jeleket nem egyforma meacuterteacutekben erősiacuteti (frekvenciatorziacutetaacutes) illetve moacutedosiacutetja a jel komponenseinek egymaacuteshoz viszonyiacutetott faacutezishelyzeteacutet (faacutezistorziacutetaacutes) A lineaacuteris torziacutetaacutesokat az erősiacutető frekvenciafuumlggő lineaacuteris karakterisztikaacutejuacute elemei (L C) okozzaacutek
Nemlineaacuteris torziacutetaacutesok az erősiacutető a kuumlloumlnboumlző amplituacutedoacutejuacute jeleket nem egyforma meacuterteacutekben erősiacuteti Az erősiacutető kimeneteacuten nem kiacutevaacutenatos jeloumlsszetevők jelennek meg Harmonikus torziacutetaacutes a kimeneten megjelenő jeloumlsszetevők frekvenciaacutei a bemeneti jeloumlsszetevők frekvenciaacutejaacutenak (alapharmonikus) egeacutesz szaacutemuacute toumlbbszoumlroumlsei (felharmonikusok) Modulaacutecioacutes torziacutetaacutes a kimeneten megjelenő jeloumlsszetevők frekvenciaacutei a bemeneti jeloumlsszetevők frekvenciaacuteinak oumlsszegei eacutes kuumlloumlnbseacutegei A nemlineaacuteris torziacutetaacutesokat az erősiacutető nemlineaacuteris karakterisztikaacutejuacute elemei (feacutelvezető eszkoumlzoumlk) okozzaacutek
Harmonikus torziacutetaacutesi teacutenyező az oumlsszegzett felharmonikusok effektiacutev eacuterteacutekeacutenek eacutes a teljes jel effektiacutev eacuterteacutekeacutenek az araacutenya -ban kifejezve
223
22
21
223
22
n
nh
UUUU
UUUk
U1rarr az alapharmonikus jel feszuumlltseacutegeacutenek effektiacutev eacuterteacuteke
U2 U3hellipUn rarr a felharmonikus jelek feszuumlltseacutegeinek effektiacutev eacuterteacuteke
4 Erősiacutetők meacuteretezeacutese
Az erősiacutető fokozatok meacuteretezeacutese a műszaki gyakorlatban leegyszerűsiacutetve 3 fő leacutepeacutesből aacutell A meacuteretezeacutes leacutepeacutesei
1 leacutepeacutes az aacuteramkoumlr feleacutepiacuteteacuteseacutenek megtervezeacutese az aacuteramkoumlr megrajzolaacutesa
2 leacutepeacutes munkapont beaacutelliacutetaacutes
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
19
3 leacutepeacutes vaacuteltakozoacute aacuteramuacute erősiacutető parameacuteterek meghataacuterozaacutesa
Az eddig taacutergyaltak alapjaacuten tegyuumlnk kiacuteseacuterletet egy kivaacutelasztott erősiacutető alapkapcsolaacutes meacuteretezeacuteseacutere
MEacuteRETEZEacuteSI FELADAT
Veacutegezzuumlk el a 16 aacutebraacuten laacutethatoacute source kapcsolaacutesuacute unipolaacuteris tranzisztoros erősiacutető meacuteretezeacuteseacutet
Munkaponti adatok UGS0 = -2 V UDS0 = 8 V ID0 = 14 mA jFET parameacuteterek y21 = 10 mS y22 = 25 microS Egyeacuteb adatok UT = 24 V RG = 200 kΩ Rt = 15 kΩ ug = 25 mV Rg = 25 kΩ Feladatok a) Hataacuterozzuk meg RS eacutes RD eacuterteacutekeacutet b) Hataacuterozzuk meg a fokozat bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesaacutet c) Hataacuterozzuk meg a terhelt erősiacutető feszuumlltseacutegerősiacuteteacuteseacutet d) Hataacuterozzuk meg a terhelt erősiacutető kimeneti feszuumlltseacutegeacutet e) Hataacuterozzuk meg Cki eacuterteacutekeacutet uacutegy hogy a kapcsolaacutes alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja fa =15 Hz legyen (A toumlbbi kapacitaacutes nem szoacutel bele az aacutetvitelbe)
16 aacutebra Source kapcsolaacutesuacute unipolaacuteris tranzisztoros erősiacutető
Megoldaacutes
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
20
a) Az aacuteramkoumlroumln bejeloumllt egyenfeszuumlltseacutegek eacutes egyenaacuteramok figyelembeveacuteteleacutevel az oumlsszefuumlggeacutesek feliacuteraacutesaacutehoz az elektrotechnika Ohm- eacutes Kirchhoff toumlrveacutenyeit alkalmazzuk (A kapcsolaacutes bemeneteacuten az IG gate aacuteram elhanyagolhatoacute)
SRGS UU 0
kI
UR
D
GSS 431
mA 41
V 2
0
0
kV
I
UUUR
D
RDSTD
S 10mA 41
2V 8V 24
0
0
b) Az erősiacutető bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesaacutet a kapcsolaacutes y parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacuteből lehet legegyszerűbben meghataacuterozni A helyettesiacutető keacutep a 17 aacutebraacuten laacutethatoacute
17 aacutebra A source kapcsolaacutesuacute erősiacutető y parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
Ha a bemenet felől illetve a kimenet felől betekintuumlnk a helyettesiacutető neacutegypoacutelusba koumlnnyedeacuten feliacuterhatjuk a bemeneti eacutes a kimeneti ellenaacutellaacutes oumlsszefuumlggeacuteseacutet majd behelyettesiacuteteacutes utaacuten meghataacuterozhatjuk az eacuterteacutekeket
kRr Gbe 200
kS
ky
Rr Dki 825
110
1
22
c) A feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes meghataacuterozaacutesaacutehoz egy roumlvid levezeteacutes utaacuten eljuthatunk
be
kiut u
uA
tD
sbeski RR
yuyu
2221
1
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
21
152)158(10)(21 kkmSRRyA tkiut
A veacutegeredmeacutenyből laacutethatoacute hogy az erősiacutető faacutezist fordiacutet
d) A kimeneti feszuumlltseacuteg meghataacuterozaacutesaacutehoz előszoumlr fel kell iacuterni a vezeacuterlő generaacutetorboacutel az erősiacutető bemeneteacutere jutoacute vaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteget majd a feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes segiacutetseacutegeacutevel kimeneti feszuumlltseacuteggeacute alakiacutetva hataacuterozhatjuk meg a pontos eacuterteacuteket
mVRR
Ruu
gG
Ggbe 2222
k 25k 002
k 002mV 25
VmVuAu beutkit 1612222152
e) A megadott parameacuteterek szerint az erősiacutető alsoacute hataacuterfrekvenciaacutejaacutet csak a Cki kimeneti kapacitaacutes okozza Az erősiacutető helyettesiacutető keacutepeacutenek kimeneti koumlreacuteben (ld 18 aacutebra) a hataacuterfrekvencia definiacutecioacutejaacuteboacutel adoacutedoacute egyenlőseacutegből a hataacuterfrekvencia kiszaacutemiacutetaacutesaacutehoz juthatunk
18 aacutebra Az erősiacutető kimeneti koumlreacutenek kisfrekvenciaacutes helyettesiacutető keacutepe
A feszuumlltseacutegosztaacutes toumlrveacutenyeacutet alkalmazva levezeteacutessel bizonyiacutethatoacute hogy a hataacuterfrekvenciaacuten bekoumlvetkező 3 dB-es erősiacuteteacutes szintcsoumlkkeneacutesneacutel a csatoloacute kondenzaacutetor reaktanciaacuteja eacuterteacutekre megegyezik a koumlruumlloumltte elhelyezkedő ellenaacutellaacutesok eredőjeacutevel
tkitDC RrRRy
Xki
22
1
kiaC Cf
Xki
2
1
nFHzRrf
Ctkia
ki 46210511080152
1
2
144
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
22
Oumlsszefoglalaacutes
Az esetfelveteacutes kapcsaacuten kideruumllt hogy leendő munkahelye a koumlzeljoumlvőben uacutej szakmai profilra fog aacutetaacutellni Az uacutej feladatok koumlzoumltt gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők tervezeacutese eacutes meacuteretezeacutese szerepel A munkaacuteba aacutellaacutes előtt egy speciaacutelis szakmai tanfolyamon vesz reacuteszt melynek beleacutepeacutesi felteacutetele a bipolaacuteris eacutes unipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett erősiacutetőfokozatok munkapontbeaacutelliacutetaacutesi megoldaacutesainak vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőinek az ismerete Jelen tananyagreacutesztől segiacutetseacuteget kaphatott a meacuteretezeacutesi alapok elsajaacutetiacutetaacutesaacutehoz felfrissiacuteteacuteseacutehez
Az informaacutecioacutefrissiacuteteacutes roumlvid bevezetővel kezdődoumltt melyben taacutejeacutekozoacutedhatott a szakmai informaacutecioacutetartalomra vonatkozoacute tudnivaloacutekroacutel
A gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők meacuteretezeacuteseacutehez szilaacuterd alapokat nyuacutejtott az erősiacutetők feleacutepiacuteteacuteseacutenek belső kapcsolatrendszereacutenek a megismereacutese Ehhez meg kellett vizsgaacutelni az elviekben leacutetező sztatikus műkoumldeacutesi uumlzemmoacutedot ahonnan egyenes uacutet vezetett az elektronikai gyakorlat dinamikus uumlzemmoacutedjaacutenak a tisztaacutezaacutesaacutehoz
Egy erősiacutető fokozat műkoumldteteacutese előtt biztosiacutetani kellett a munkapont beaacutelliacutetaacutest amely leacutenyegeacuteben az erősiacutető egyenaacuteramuacute meacuteretezeacuteseacutet jelentette Tisztaacutezoacutedtak a kuumlloumlnboumlző osztaacutelyokba sorolt munkapontbeaacutelliacutetaacutesi megoldaacutesok előnyei eacutes haacutetraacutenyai Kapcsolaacutesi rajzok bizonyiacutetottaacutek hogy a munkapontbeaacutelliacutetaacutes megvaloacutesiacutethatoacute egy taacutepegyseacuteg eacutes az aktiacutev elemhez csatlakozoacute kuumlloumlnboumlző eacuterteacutekű ellenaacutellaacutesok beiktataacutesaacuteval
Az aktiacutev elemelemek eacutes a kapcsoloacutedoacute ellenaacutellaacutesok meghataacuteroztaacutek az erősiacutetők vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőit Kuumlloumln kategoacuteriaacuteba keruumlltek az erősiacuteteacutes fajtaacutek a be- eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesok eacutes az erősiacutető egyeacuteb jellemzői Egy erősiacutető fokozat frekvencia-aacutetviteleacutenek taacutergyalaacutesaacutenaacutel tisztaacutezoacutedott hogy csatoloacute- hidegiacutető- szereleacutesi- szoacutert- eacutes reacuteteg-kapacitaacutesok is befolyaacutesoljaacutek a műkoumldeacutest
Az erősiacutetők meacuteretezeacutese alapvetően munkapont beaacutelliacutetaacutest eacutes vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzők meghataacuterozaacutesaacutet jelentette A meacuteretezeacutest megkoumlnnyiacutetette az aktiacutev elem illetve a teljes erősiacutető neacutegypoacutelusos helyettesiacutető keacutepeacutenek a felrajzolaacutesa Mindezt kuumlloumln-kuumlloumln meg kellett vizsgaacutelni a bipolaacuteris eacutes az unipolaacuteris tranzisztorral feleacutepiacutetett erősiacutetőkneacutel Egy oumlsszefoglaloacute taacuteblaacutezatboacutel kideruumllt hogy a műszaki gyakorlatban igen sokfeacutele erősiacutető elnevezeacutessel talaacutelkozhatunk A meacuteretezeacutes gyakorlati megvaloacutesiacutetaacutesaacutet mintafeladatok eacutes meacutertezeacutesi feladat zaacuterta
A meacuteretezeacutes leacutepeacuteseinek elmeacuteleti tisztaacutezaacutesa majd veacutegrehajtaacutesa utaacuten elegendő informaacutecioacute gyűlhetett oumlssze az erősiacutető aacuteramkoumlroumlk megtervezeacuteseacutehez oumlsszeaacutelliacutetaacutesaacutehoz eacutes a gyakorlati alkalmazaacutesaihoz
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
23
TANULAacuteSIRAacuteNYIacuteTOacute
Az elektronikai aacuteramkoumlroumlk alapjait taacutergyaloacute teacutemakoumlrhoumlz tartozoacute ismeretek alkalmazaacutesaacutehoz az iacuterott szakmai szoumlveg megeacuterteacutese a kuumlloumlnboumlző keacuteszseacutegek fejleszteacutese szuumlkseacuteges
Az elsajaacutetiacutetott informaacutecioacutek gyakorlati alkalmazaacutesaacutehoz elengedhetetlen a gyakorlatias feladateacutertelmezeacutes moacutedszer kompetencia fejleszteacutese
A szakmai szoumlveg alapos tanulmaacutenyozaacutesa eacutes feldolgozaacutesa utaacuten ceacutelszerű az alaacutebbi gyakorloacute feladatok megoldaacutesa
1 feladat Egyszerű kapcsolaacutesi rajzok elkeacutesziacuteteacuteseacutevel mutassa be az erősiacutetők sztatikus eacutes dinamikus uumlzemmoacutedja koumlzoumltti kuumlloumlnbseacutegeket
2 feladat Rajzolja fel egy teacutervezeacuterleacutesű tranzisztor transzfer karakterisztikaacutejaacutet s jeloumlljoumln meg rajta egy M1 eacutes M2 munkapontot Az M1 munkapont a lineaacuteris az M2 munkapont a nemlineaacuteris műkoumldeacutesi tartomaacutenyban helyezkedjeacutek el
3 feladat Keacutesziacutetse el egy koumlzoumls emitteres erősiacutetőfokozat kapcsolaacutesi rajzaacutet eacutes hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet Az aacuteramkoumlrhoumlz alkalmazzon 4 db ellenaacutellaacutest 3 db kondenzaacutetort 1 db taacutepegyseacuteget vezeacuterlő generaacutetort eacutes terhelő ellenaacutellaacutest
4 feladat Keacutesziacutetse el egy source kapcsolaacutesuacute JFET-es erősiacutetőfokozat kapcsolaacutesi rajzaacutet eacutes admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet Az aacuteramkoumlrhoumlz alkalmazzon 3 db ellenaacutellaacutest 3 db kondenzaacutetort 1 db taacutepegyseacuteget vezeacuterlő generaacutetort eacutes terhelő ellenaacutellaacutest
5 feladat A 3 eacutes 4 feladathoz elkeacutesziacutetett kapcsolaacutesi rajzokon tuumlntesse fel az aktiacutev elemhez tartozoacute munkaponti feszuumlltseacutegeket eacutes aacuteramokat Iacuterja fel a munkaponti adatok kiszaacutemiacutetaacutesaacutera szolgaacuteloacute matematikai oumlsszefuumlggeacuteseket
6 feladat Iacuterja le az alaacutebbi elektronikai alapfogalmak jelenteacuteseacutet
- B osztaacutelyuacute munkapontbeaacutelliacutetaacutes - hibrid parameacuteteres egyenletrendszer - erősiacutető frekvenciamenete
7 feladat Sorolja fel az erősiacutető fokozatok vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőit Iacuterja fel a jellemzőkhoumlz tartozoacute matematikai oumlsszefuumlggeacuteseket
8 feladat Hataacuterozza meg dB-ben az alaacutebbi viszonyszaacutemban megadott erősiacuteteacutes eacuterteacutekeket
- Au = -150 - Ai = 365 - AP = 1450
9 feladat Hataacuterozza meg viszonyszaacutemban az alaacutebbi dB-ben megadott erősiacuteteacutes eacuterteacutekeket
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
24
- Au = 45 dB - Ai = 32 dB - AP = 70 dB
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
25
OumlNELLENŐRZŐ FELADATOK
1 feladat
Szaacutemiacutetaacutessal hataacuterozza meg az alaacutebbi koumlzoumls emitteres baacutezisaacuteram taacuteplaacutelaacutesuacute erősiacutető munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesait
19 aacutebra
Adatok
UT = 10 V IC0 = 25 mA UE0 = 2 V UCE0 = 3V B = 200 UBE0 = 06 V
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
26
Feladatok
a) Jeloumllje be a kapcsolaacutesi rajzon a munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok meghataacuterozaacutesaacutehoz szuumlkseacuteges egyenaacuteramokat eacutes egyenfeszuumlltseacutegeket
b) Hataacuterozza meg a munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok (RC RE RB) szaacutemszerű eacuterteacutekeacutet
RC =
RE =
RB=
2 feladat
Meacuteretezze az alaacutebbi Source kapcsolaacutesuacute erősiacutető fokozatot
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
27
20 aacutebra
Adatok
UT = 12 V Rt = 20 k RG = 1 M RD = 4 k y21s = 25 mS y22s = 25 S Ug = 50 mV Rg = 50 k
Feladatok
a) Keacutesziacutetse el a meacuteretezeacutes előtt aacutelloacute aacuteramkoumlr admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
28
b) Hataacuterozza meg dB-ben az erősiacutető feszuumlltseacutegerősiacuteteacuteseacutet terhelő ellenaacutellaacutes neacutelkuumll eacutes terheleacutessel
Au=
au=
Aut=
aut=
c) Szaacutemiacutetsa ki az erősiacutető fokozat bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesaacutet
Rbe=
Rki=
d) Hataacuterozza meg a terhelt erősiacutető fokozat kimeneteacuten megjelenő feszuumlltseacuteg eacuterteacutekeacutet
Ukit=
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
29
3 feladat
Meacuteretezze egy RC csatolaacutesuacute erősiacutető alapkapcsolaacutes csatoloacute kondenzaacutetorait
Adatok
rbe= 1 M bemeneti ellenaacutellaacutes rki= 4 k kimeneti ellenaacutellaacutes Rg= 10 k vezeacuterlő generaacutetor belső ellenaacutellaacutesa Rt= 20 k terhelő ellenaacutellaacutes fa1= 10Hz a bemeneti koumlr alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja fa2= 40 Hz a kimeneti koumlr alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja
Feladatok
a) Keacutesziacutetse el az erősiacutető bemeneteacutehez tartozoacute helyettesiacutető aacuteramkoumlrt eacutes az alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a bemeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesaacutet
Cbe=
b) Keacutesziacutetse el az erősiacutető kimeneteacutehez tartozoacute helyettesiacutető aacuteramkoumlrt eacutes az alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a kimeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesaacutet
Cki=
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
30
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
31
MEGOLDAacuteSOK
1 feladat
a) A munkaponti egyenaacuteramok eacutes egyenfeszuumlltseacutegek feltuumlnteteacutese a kapcsolaacutesi rajzon
21 aacutebra
b) A munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok szaacutemszerűsiacutetett meghataacuterozaacutesa
Az ellenaacutellaacutesok kiszaacutemiacutetaacutesaacutehoz a kapcsolaacutesi rajz segiacutetseacutegeacutevel az Ohm- eacutes a Kirchhoff-toumlrveacutenyek alkalmazaacutesaacuteval lehet eljutni
0CEUUUU00
EC RRT
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
32
V2U 00 ER U
E
V5V3V2V10UUUU 0CE00
EC RTR
Ω200mA25
V5
I
UR
0CC
0 CR
μA125200
mA25
B
II 0C
0B
mA12552μA251mA52III 0B0C0E
Ω80mA12525
V2
I
UR
0E
0EE
V47V2V60V10UUUUUU 000R EBETBTB
Ω60μA125
V47
I
UR
0
R B
BB
2 feladat
a) Az erősiacutető fokozat helyettesiacutető keacutepe
22 aacutebra
b) A feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes terheleacutes neacutelkuumll eacutes terheleacutessel
099k 633mS 52 k 4mS 5020
1mS 52
uA
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
33
dBAa uu 1719099lg 20lg 20
697k 083mS 52 k 20k 4mS 5020
1mS 52
utA
dBAa uut 7217697lg 20lg 20
c) Az erősiacutető bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesa a helyettesiacutető keacutep alapjaacuten
M 1 Gbe Rr
k 633k 4mS 0025
1=
1
22D
ski R
yr
d) A terhelt erősiacutető kimeneti feszuumlltseacutege
mV 334 099mV4762= utbekit Auu
mV6247k 50M 1
M 1mV 50
gG
Ggbe RR
Ruu
3 feladat
a) Az erősiacutető bemeneti aacuteramkoumlre eacutes a bemeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesa
23 aacutebra
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
34
gbeC RrXbe
beaC Cf
Xbe
12
1
nFHzRrf
Cgbea
be 71510101102
1
2
146
1
a) Az erősiacutető kimeneti aacuteramkoumlre eacutes a kimeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesa
24 aacutebra
tkiC RrXki
kiaC Cf
Xki
22
1
nFHzRrf
Ctkia
ki 81651020104402
1
2
133
2
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
35
IRODALOMJEGYZEacuteK
FELHASZNAacuteLT IRODALOM Kovaacutecs Csongor Elektronikus aacuteramkoumlroumlk tankoumlnyv Generaacutel Press Kiadoacute 2005
Gergely Istvaacuten Elektrotechnika General Press Kiadoacute 2009
Zombori Beacutela Elektronika Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
Zombori Beacutela Elektronikai feladatgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2008
Koacuteroacutedi Daacutevid ndash Toacuteth S Roacutebert Villamossaacutegtani alapismeretek NSZFI Tankoumlnyvkiadoacute 2005
Horvaacuteth Ernő Elektronika feladatgyűjtemeacuteny I Terra Print Kiadoacute 1994
Szűcs Laacuteszloacuteneacute Elektronikai peacuteldataacuter Lexika Tankoumlnyvkiadoacute 1997
AJAacuteNLOTT IRODALOM U TietzendashCh Scenk Analoacuteg eacutes digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Műszaki Koumlnyvkiadoacute Budapest 1990
Mihaacutely Laacuteszloacute Elektronikai tesztgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
MUNKAANYAG
A(z) 0917-06 modul 038-as szakmai tankoumlnyvi tartalomeleme
felhasznaacutelhatoacute az alaacutebbi szakkeacutepesiacuteteacutesekhez
A szakkeacutepesiacuteteacutes OKJ azonosiacutetoacute szaacutema A szakkeacutepesiacuteteacutes megnevezeacutese
54 523 01 0000 00 00 Elektronikai technikus
A szakmai tankoumlnyvi tartalomelem feldolgozaacutesaacutehoz ajaacutenlott oacuteraszaacutem
10 oacutera
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
11
10 aacutebra jFET tranzisztor inverz hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
Az unipolaacuteris tranzisztorok helyettesiacutető keacutepein megfigyelhető hogy a bemeneti aacuteramuk elhanyagolhatoacute iacutegy bemenetuumlk szakadaacutesnak tekinthető A helyettesiacutető keacutep 1db feszuumlltseacuteg- vagy aacuteramgeneraacutetorboacutel 1 db ellenaacutellaacutesboacutel eacutes egy db szakadaacutes jelkeacutepből oumlsszerakhatoacute
Termeacuteszetesen a P csatornaacutes jFET-ekhez vagy a MOSFET-ekhez illetve azok drain eacutes gate kapcsolaacutesaihoz hasonloacute elvű helyettesiacutető keacutepek keacutesziacutethetők
Az eddigiekben koumlrbejaacutertuk a bipolaacuteris eacutes az unipolaacuteris tranzisztorok neacutegypoacutelusos helyettesiacutető keacutepeit Az elsajaacutetiacutetott ismeretek birtokaacuteban elkeacutesziacutethető baacutermely erősiacutető alapkapcsolaacutes vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute helyettesiacutető keacutepe Gyakorlati peacuteldakeacutent a 11 aacutebraacuten vizsgaacuteljuk meg egy koumlzoumls emitteres baacutezisosztoacutes alapkapcsolaacutes hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet
11 aacutebra Koumlzoumls emitteres alapkapcsolaacutes eacutes hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
A 11 aacutebra NPN tranzisztoros emitter kapcsolaacutesuacute erősiacutetőjeacutet feszuumlltseacuteggeneraacutetor (ug Rg) vezeacuterli s a kimeneteacutet terhelő ellenaacutellaacutes (Rt) zaacuterja Az aacutebraacuten elkuumlloumlniacutetve felismerhető a tranzisztor hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe A baacutezisosztoacute (R1 R2) eacutes a munkaellenaacutellaacutes (Rc) elhelyezkedeacuteseacutet a helyettesiacutető keacutepen magyaraacutezza hogy az UT feszuumlltseacutegű taacutepegyseacuteg vaacuteltakozoacute aacuteram szempontjaacuteboacutel roumlvidzaacuternak tekinthető A kondenzaacutetorok (Cbe Cki CE) vaacuteltakozoacute aacuteramon a helyettesiacutető keacutepen szinteacuten roumlvidzaacuterkeacutent szerepelnek Az emitter kondenzaacutetor a helyettesiacuteteacutesneacutel az emitter ellenaacutellaacutet is roumlvidre zaacuterja
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
12
Termeacuteszetesen hasonloacutean helyettesiacutethető a toumlbbi bipolaacuteris tranzisztoros alapkapcsolaacutes s ugyanilyen moacutedszerrel megalkothatoacutek a teacutervezeacuterleacutesű tranzisztoros alapkapcsolaacutesok helyettesiacutető keacutepei
Az erősiacutetők vaacuteltakozoacute aacuteramuacute jellemzőit a kapcsolaacutesi rajzuk eacutes helyettesiacutető keacutepeik segiacutetseacutegeacutevel lehet legszemleacuteletesebben eacutertelmezni
ERŐSIacuteTŐK JELLEMZŐI Erősiacutető elektronikus aacuteramkoumlr aktiacutev neacutegypoacutelus amely a bemeneteacutere vezetett elektromos jelből a kimeneteacuten megegyező hullaacutemformaacutejuacute de tetszőlegesen nagyobb eacuterteacutekű elektromos jelet szolgaacuteltat A kapcsolaacuteshoz alkalmazott taacutepegyseacuteg energiaacuteja fedezi a nagyobb eacuterteacutekű jel teljesiacutetmeacutenynoumlvekedeacuteseacutet
Erősiacuteteacutes vezeacuterelt teljesiacutetmeacuteny-aacutetalakiacutetaacutes
A 12 aacutebraacuten egy erősiacutető aacuteltalaacutenos toumlmbvaacutezlatos jeloumlleacutese laacutethatoacute Az erősiacutető bemeneteacuten egy ug feszuumlltseacutegű Rg belső ellenaacutellaacutesuacute generaacutetor biztosiacutetja az ube bemeneti feszuumlltseacuteget eacutes ibe bemeneti aacuteramot A kimeneten Rt terhelő ellenaacutellaacuteson joumln leacutetre az uki kimeneti feszuumlltseacuteg eacutes az iki kimeneti aacuteram
12 aacutebra Erősiacutető toumlmbvaacutezlatos jeloumlleacutese
A toumlmbvaacutezlatos jeloumlleacutesen feltuumlntetett haacuteromszoumlg jelkeacutepezi az erősiacuteteacutes iraacutenyaacutet Az erősiacuteteacutesek megvaloacutesiacutetaacutesaacutehoz aktiacutev elem(ek) (bipolaacuteris eacutesvagy unipolaacuteris tranzisztorok) szuumlkseacutegesek Az erősiacutető kapcsolaacutesokban a munkapont beaacutelliacutetaacutesaacutera ellenaacutellaacutesok kellenek melyek befolyaacutesoljaacutek az erősiacutető jellemzőit is A gyakorlati aacuteramkoumlroumlkben a megfelelő műkoumldeacutest kondenzaacutetorok is biztosiacutetjaacutek
Az erősiacutetőket kuumlloumlnboumlző szempontok szerint osztaacutelyozhatjuk A kuumlloumlnboumlző erősiacutetőfajtaacutekat s azok roumlvid ismertetőjeacutet - a teljesseacuteg igeacutenye neacutelkuumll - a 13 aacutebra tartalmazza
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
13
13 aacutebra Az erősiacutetők csoportosiacutetaacutesa
Az erősiacutetők legfontosabb jellemzői az alaacutebbi csoportokba sorolhatoacutek
- Erősiacuteteacutesek - Bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutes - Egyeacuteb erősiacutető jellemzők
1 Erősiacuteteacutesek
Az erősiacutető kapcsolaacutesoknaacutel eacutertelmezett erősiacuteteacutesek feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes aacuteramerősiacuteteacutes teljesiacutetmeacutenyerősiacuteteacutes Az erősiacuteteacutesek kifejezhetők viszonyszaacutemban eacutes logaritmikusan decibel-ben is Az alaacutebbi oumlsszefuumlggeacuteseket elsősorban a meacutereacuteses meghataacuterozaacutesokhoz alkalmazzaacutek
Feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes nagysaacutega a kimeneti eacutes a bemeneti feszuumlltseacuteg csuacutecseacuterteacutekeacutenek vagy effektiacutev eacuterteacutekeacutenek haacutenyadosa
effbe
effki
csuacutecsbe
csuacutecskiu U
U
U
UA
dBAa uu lg 20
Aacuteramerősiacuteteacutes nagysaacutega a kimeneti eacutes a bemeneti aacuteram csuacutecseacuterteacutekeacutenek vagy effektiacutev eacuterteacutekeacutenek haacutenyadosa
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
14
effbe
effki
csuacutecsbe
csuacutecskii I
I
I
IA
dBAa ii lg 20
Teljesiacutetmeacutenyerősiacuteteacutes nagysaacutega a kimeneti eacutes a bemeneti teljesiacutetmeacuteny csuacutecseacuterteacutekeacutenek vagy effektiacutev eacuterteacutekeacutenek haacutenyadosa
iueffbe
effki
csuacutecsbe
csuacutecskip AA
P
P
P
PA
dBAa pp lg 10
Szinuszos vezeacuterleacutes eseteacuten a csuacutecseacuterteacutek eacutes az effektiacutev eacuterteacutek koumlzoumltti kapcsolat
2
csuacutecseacuterteacutekeacuterteacutekeffektiacutev
Fontos az erősiacuteteacutesek a valoacutesaacutegban preciacutezen csak komplex szaacutemokkal eacutertelmezhetők mert bemeneti eacutes kimeneti jelei ritkaacuten azonos faacutezisuacuteak A fenti oumlsszefuumlggeacutesek a faacutezisszoumlget nem veszik figyelembe
2 Bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutes
Az erősiacutetők bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesait az Ohm toumlrveacuteny alkalmazaacutesaacuteval iacuterhatjuk fel Az oumlsszefuumlggeacutesekben a csuacutecseacuterteacutekekkel vagy az effektiacutev eacuterteacutekekkel szaacutemolunk Az alaacutebbi keacutepleteket elsősorban a meacutereacuteses meghataacuterozaacutesnaacutel alkalmazzaacutek
Bemeneti ellenaacutellaacutes nagysaacutegaacutet az erősiacutető bemeneti feszuumlltseacutegeacutenek (Ube) eacutes bemeneti aacuteramaacutenak (Ibe) haacutenyadosa hataacuterozza meg
effbe
effbe
csuacutecsbe
csuacutecsbebe I
U
I
Ur
Kimeneti ellenaacutellaacutes nagysaacutegaacutet az erősiacutető terheleacutes neacutelkuumlli uumlresjaacuterati kimeneti feszuumlltseacutegeacutenek (Ukiuuml) eacutes kimeneti roumlvidzaacuteraacutesi aacuteramaacutenak (Ikir) haacutenyadosa hataacuterozza meg
effrki
effuumlki
csuacutecsrki
csuacutecsuumlkiki I
U
I
Ur
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
15
14 aacutebra Az erősiacutető feleacutepiacuteteacutese a bemenet eacutes a kimenet szempontjaacuteboacutel
A 14 aacutebraacuten megfigyelhető hogy az erősiacutető bemeneti reacuteszeacutet a bemeneti ellenaacutellaacutes keacutepviseli amely terheli a vezeacuterlő generaacutetort Az erősiacutető kimeneti oldala generaacutetorkeacutent foghatoacute fel amelyet a terhelő ellenaacutellaacutes terhel
Elmeacuteleti meacuteretezeacutesekneacutel a pontos oumlsszefuumlggeacuteseket az erősiacutető teljes helyettesiacutető keacutepe alapjaacuten lehet feliacuterni
3 Egyeacuteb erősiacutető jellemzők
Az erősiacutetők gyakorlati alkalmazaacutesa egyeacuteb jellemzők ismereteacutet is megkoumlveteli Ezek koumlzuumll a legfontosabbak a koumlvetkezők frekvenciamenet hataacuterfrekvenciaacutek saacutevszeacutelesseacuteg zajteacutenyező torziacutetaacutesi teacutenyezők
Frekvenciamenet az erősiacutető frekvencia-aacutetviteleacutere jellemző diagram amely a feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes frekvenciafuumlggeacuteseacutet szemleacutelteti
Hataacuterfrekvenciaacutek (fa ff) azon keacutet frekvencia amelyekneacutel az erősiacutető feszuumlltseacutegerősiacuteteacutese a koumlzepes frekvenciaacuten (fk) meacutert erősiacuteteacutes 707 -a illetve az erősiacuteteacutes 3 dB-lel kisebb mint a koumlzepes frekvenciaacuten meacutert erősiacuteteacutes dB-ben A keacutet hataacuterfrekvencia fa alsoacute- ff felső hataacuterfrekvencia A műszaki gyakorlatban az erősiacutetők alsoacute hataacuterfrekvenciaacutejaacutet leginkaacutebb a laacutethatoacute csatoloacute kondenzaacutetorok kapacitaacutesai (Cbe Cki) okozzaacutek A 3 dB-es erősiacuteteacutescsoumlkkeneacutesből matematikailag az alaacutebbi oumlsszefuumlggeacutesek vezethetők le
gbeC RrXbe
gbea
be RrfC
2
1
tkiC RrXki
tkiaki Rrf
C
2
1
A felső hataacuterfrekvenciaacutet doumlntően a laacutethatatlan szoacutert- szereleacutesi- eacutes reacutetegkapacitaacutesok okozzaacutek
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
16
Saacutevszeacutelesseacuteg (B) az alsoacute- eacutes a felső hataacuterfrekvenciaacutek koumlzoumltti frekvenciatartomaacuteny
af ffB
A 15 aacutebra szemleacutelteti egy szeacutelessaacutevuacute erősiacutető frekvenciameneteacutet saacutevszeacutelesseacutegeacutet alsoacute- eacutes felső hataacuterfrekvenciaacutejaacutet
15 aacutebra Egy szeacutelessaacutevuacute erősiacutető frekvenciamenete
A 15 aacutebraacuten megfigyelhető egy gyakorlati szeacutelessaacutevuacute erősiacutető frekvenciafuumlggeacutese hataacuterfrekvenciaacutei koumlzepes frekvenciaacuteja eacutes saacutevszeacutelesseacutege
A műszaki gyakorlatban alkalmazott erősiacutetőkkel szemben elvaacuteraacutes hogy a műkoumldeacutesi tartomaacutenyban a bemeneti eacutes kimeneti jel alakja ne teacuterjen el egymaacutestoacutel A valoacutesaacutegban felleacutepő zajok zavarok torziacutetaacutesokat okoznak a felerősiacutetett jel alakjaacuteban
A tovaacutebbiakban megvizsgaacuteljuk a zajok eacutes torziacutetaacutesok erősiacutetőkre gyakorolt hataacutesait a zajok eacutes torziacutetaacutesok legfontosabb jellemzőit
Jel a hasznos informaacutecioacutet tartalmazoacute feszuumlltseacuteg vagy aacuteram meghataacuterozott időfuumlggveacuteny szerinti vaacuteltozaacutesa
Zaj zavaroacute jelek oumlsszesseacutege melynek időfuumlggveacutenye szabaacutelytalan s hasznos informaacutecioacutet nem tartalmaz
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
17
Az erősiacutetőkben keletkező zajokat doumlntő meacuterteacutekben a toumllteacuteshordozoacutek rendezetlen mozgaacutesa okozza Az ilyen zajok felleacutepnek az erősiacutető ohmos jellegű ellenaacutellaacutesaiban eacutes aktiacutev eszkoumlzeiben egyaraacutent Fajtaacutei
Termikus zaj a toumllteacuteshordozoacutek rendezetlen hőmozgaacutesa miatt felleacutepő zaj Eacuterteacutekeacutet aacutetlagos zajteljesiacutetmeacutenykeacutent zajfeszuumlltseacutegkeacutent vagy zajaacuteramkeacutent adjaacutek meg
Soumlreacutetzaj feacutelvezetőkben a toumllteacuteshordozoacutek PN aacutetmeneten toumlrteacutenő aacutethaladaacutesaacutenaacutel keletkezik Kisfrekvenciaacuten főleg a Zener dioacutedaacuteknaacutel jelentős
Villoacutedzaacutesi zaj (flicker-zaj) aktiacutev eacutes passziacutev aacuteramkoumlri elemeken a gyaacutertaacutestechnoloacutegia koumlvetkezteacuteben felleacutepő zaj Kisfrekvenciaacuten leginkaacutebb a MOSFET-ekneacutel veszeacutelyes
Jelzaj viszony a jelteljesiacutetmeacuteny eacutes a zajteljesiacutetmeacuteny haacutenyadosa dB-ben kifejezve Az erősiacutető zajossaacutegaacutenak egyik szaacutemszerű jellemzője (Angol roumlvidiacuteteacutessel SNR vagy SN rarr Signal to Noise Ratio)
dBlg10
dB
zaj
jel
zaj
jel
P
P
P
P
A keacutepletben Pjel rarr jelteljesiacutetmeacuteny Pzaj rarr zajteljesiacutetmeacuteny
Zajteacutenyező az erősiacutető bemeneteacutere eacutes kimeneteacutere vonatkoztatott jelzaj viszonyok haacutenyadosa dB-ben kifejezve
dB1
lg10lg10e
dB
bzaj
kizaj
p
kizaj
kijel
bezaj
bejel
P
P
A
P
P
P
P
F
A keacutepletben AP rarr az erősiacutető teljesiacutetmeacutenyerősiacuteteacutese
Zajszint a hangossaacuteg eacuterzeacutekeleacuteseacutehez tartozoacute jellemző amely a meacutert zajteljesiacutetmeacuteny eacutes a hallaacuteskuumlszoumlb hangintenzitaacutesaacutehoz tartozoacute zajteljesiacutetmeacuteny haacutenyadosa dB-ben kifejezve
dBlg100
dB
zaj
zaj
P
Pd
A keacutepletben viszonyiacutetaacutesi alapkeacutent a Pzaj0 rarr a hallaacuteskuumlszoumlb hangintenzitaacutesaacutehoz (1 kHz-neacutel 10-12 Wm2) tartozoacute zajteljesiacutetmeacuteny szerepel
Eacuterdekesseacuteg a zajszint emberi szervezetre gyakorolt hataacutesa a hangossaacuteg fuumlggveacutenyeacuteben a koumlvetkező
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
18
- 30 dB zajszint rarr pszicheacutes - 65 dB zajszint rarr vegetatiacutev - 90 dB zajszint rarr halloacuteszervi - 120 dB zajszint rarr faacutejdalomkuumlszoumlb - 120 -130 dB zajszint rarr maradandoacute hallaacuteskaacuterosodaacutes - 160 dB zajszint rarr dobhaacutertyarepedeacutes - 175 dB zajszint rarr halaacutelos koumlvetkezmeacutenyű
Torziacutetaacutes erősiacutetőkben felleacutepő jelenseacuteg melynek hataacutesaacutera a vezeacuterlő analoacuteg jel időfuumlggveacutenyeacutenek tulajdonsaacutegai a kimenetre eacuterve nem kiacutevaacutent moacutedon megvaacuteltoznak Maacuteskeacutent fogalmazva a jel spektrumaacuteban talaacutelhatoacute kuumlloumlnboumlző frekvenciaacutejuacute oumlsszetevők erősiacuteteacuteskor moacutedosulnak A torzulaacutesok meacuterteacutekeacutet a vezeacuterlő analoacuteg jel frekvenciaacuteja eacutes amplituacutedoacuteja befolyaacutesolja
Lineaacuteris torziacutetaacutesok az erősiacutető a kuumlloumlnboumlző frekvenciaacutejuacute jeleket nem egyforma meacuterteacutekben erősiacuteti (frekvenciatorziacutetaacutes) illetve moacutedosiacutetja a jel komponenseinek egymaacuteshoz viszonyiacutetott faacutezishelyzeteacutet (faacutezistorziacutetaacutes) A lineaacuteris torziacutetaacutesokat az erősiacutető frekvenciafuumlggő lineaacuteris karakterisztikaacutejuacute elemei (L C) okozzaacutek
Nemlineaacuteris torziacutetaacutesok az erősiacutető a kuumlloumlnboumlző amplituacutedoacutejuacute jeleket nem egyforma meacuterteacutekben erősiacuteti Az erősiacutető kimeneteacuten nem kiacutevaacutenatos jeloumlsszetevők jelennek meg Harmonikus torziacutetaacutes a kimeneten megjelenő jeloumlsszetevők frekvenciaacutei a bemeneti jeloumlsszetevők frekvenciaacutejaacutenak (alapharmonikus) egeacutesz szaacutemuacute toumlbbszoumlroumlsei (felharmonikusok) Modulaacutecioacutes torziacutetaacutes a kimeneten megjelenő jeloumlsszetevők frekvenciaacutei a bemeneti jeloumlsszetevők frekvenciaacuteinak oumlsszegei eacutes kuumlloumlnbseacutegei A nemlineaacuteris torziacutetaacutesokat az erősiacutető nemlineaacuteris karakterisztikaacutejuacute elemei (feacutelvezető eszkoumlzoumlk) okozzaacutek
Harmonikus torziacutetaacutesi teacutenyező az oumlsszegzett felharmonikusok effektiacutev eacuterteacutekeacutenek eacutes a teljes jel effektiacutev eacuterteacutekeacutenek az araacutenya -ban kifejezve
223
22
21
223
22
n
nh
UUUU
UUUk
U1rarr az alapharmonikus jel feszuumlltseacutegeacutenek effektiacutev eacuterteacuteke
U2 U3hellipUn rarr a felharmonikus jelek feszuumlltseacutegeinek effektiacutev eacuterteacuteke
4 Erősiacutetők meacuteretezeacutese
Az erősiacutető fokozatok meacuteretezeacutese a műszaki gyakorlatban leegyszerűsiacutetve 3 fő leacutepeacutesből aacutell A meacuteretezeacutes leacutepeacutesei
1 leacutepeacutes az aacuteramkoumlr feleacutepiacuteteacuteseacutenek megtervezeacutese az aacuteramkoumlr megrajzolaacutesa
2 leacutepeacutes munkapont beaacutelliacutetaacutes
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
19
3 leacutepeacutes vaacuteltakozoacute aacuteramuacute erősiacutető parameacuteterek meghataacuterozaacutesa
Az eddig taacutergyaltak alapjaacuten tegyuumlnk kiacuteseacuterletet egy kivaacutelasztott erősiacutető alapkapcsolaacutes meacuteretezeacuteseacutere
MEacuteRETEZEacuteSI FELADAT
Veacutegezzuumlk el a 16 aacutebraacuten laacutethatoacute source kapcsolaacutesuacute unipolaacuteris tranzisztoros erősiacutető meacuteretezeacuteseacutet
Munkaponti adatok UGS0 = -2 V UDS0 = 8 V ID0 = 14 mA jFET parameacuteterek y21 = 10 mS y22 = 25 microS Egyeacuteb adatok UT = 24 V RG = 200 kΩ Rt = 15 kΩ ug = 25 mV Rg = 25 kΩ Feladatok a) Hataacuterozzuk meg RS eacutes RD eacuterteacutekeacutet b) Hataacuterozzuk meg a fokozat bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesaacutet c) Hataacuterozzuk meg a terhelt erősiacutető feszuumlltseacutegerősiacuteteacuteseacutet d) Hataacuterozzuk meg a terhelt erősiacutető kimeneti feszuumlltseacutegeacutet e) Hataacuterozzuk meg Cki eacuterteacutekeacutet uacutegy hogy a kapcsolaacutes alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja fa =15 Hz legyen (A toumlbbi kapacitaacutes nem szoacutel bele az aacutetvitelbe)
16 aacutebra Source kapcsolaacutesuacute unipolaacuteris tranzisztoros erősiacutető
Megoldaacutes
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
20
a) Az aacuteramkoumlroumln bejeloumllt egyenfeszuumlltseacutegek eacutes egyenaacuteramok figyelembeveacuteteleacutevel az oumlsszefuumlggeacutesek feliacuteraacutesaacutehoz az elektrotechnika Ohm- eacutes Kirchhoff toumlrveacutenyeit alkalmazzuk (A kapcsolaacutes bemeneteacuten az IG gate aacuteram elhanyagolhatoacute)
SRGS UU 0
kI
UR
D
GSS 431
mA 41
V 2
0
0
kV
I
UUUR
D
RDSTD
S 10mA 41
2V 8V 24
0
0
b) Az erősiacutető bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesaacutet a kapcsolaacutes y parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacuteből lehet legegyszerűbben meghataacuterozni A helyettesiacutető keacutep a 17 aacutebraacuten laacutethatoacute
17 aacutebra A source kapcsolaacutesuacute erősiacutető y parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
Ha a bemenet felől illetve a kimenet felől betekintuumlnk a helyettesiacutető neacutegypoacutelusba koumlnnyedeacuten feliacuterhatjuk a bemeneti eacutes a kimeneti ellenaacutellaacutes oumlsszefuumlggeacuteseacutet majd behelyettesiacuteteacutes utaacuten meghataacuterozhatjuk az eacuterteacutekeket
kRr Gbe 200
kS
ky
Rr Dki 825
110
1
22
c) A feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes meghataacuterozaacutesaacutehoz egy roumlvid levezeteacutes utaacuten eljuthatunk
be
kiut u
uA
tD
sbeski RR
yuyu
2221
1
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
21
152)158(10)(21 kkmSRRyA tkiut
A veacutegeredmeacutenyből laacutethatoacute hogy az erősiacutető faacutezist fordiacutet
d) A kimeneti feszuumlltseacuteg meghataacuterozaacutesaacutehoz előszoumlr fel kell iacuterni a vezeacuterlő generaacutetorboacutel az erősiacutető bemeneteacutere jutoacute vaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteget majd a feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes segiacutetseacutegeacutevel kimeneti feszuumlltseacuteggeacute alakiacutetva hataacuterozhatjuk meg a pontos eacuterteacuteket
mVRR
Ruu
gG
Ggbe 2222
k 25k 002
k 002mV 25
VmVuAu beutkit 1612222152
e) A megadott parameacuteterek szerint az erősiacutető alsoacute hataacuterfrekvenciaacutejaacutet csak a Cki kimeneti kapacitaacutes okozza Az erősiacutető helyettesiacutető keacutepeacutenek kimeneti koumlreacuteben (ld 18 aacutebra) a hataacuterfrekvencia definiacutecioacutejaacuteboacutel adoacutedoacute egyenlőseacutegből a hataacuterfrekvencia kiszaacutemiacutetaacutesaacutehoz juthatunk
18 aacutebra Az erősiacutető kimeneti koumlreacutenek kisfrekvenciaacutes helyettesiacutető keacutepe
A feszuumlltseacutegosztaacutes toumlrveacutenyeacutet alkalmazva levezeteacutessel bizonyiacutethatoacute hogy a hataacuterfrekvenciaacuten bekoumlvetkező 3 dB-es erősiacuteteacutes szintcsoumlkkeneacutesneacutel a csatoloacute kondenzaacutetor reaktanciaacuteja eacuterteacutekre megegyezik a koumlruumlloumltte elhelyezkedő ellenaacutellaacutesok eredőjeacutevel
tkitDC RrRRy
Xki
22
1
kiaC Cf
Xki
2
1
nFHzRrf
Ctkia
ki 46210511080152
1
2
144
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
22
Oumlsszefoglalaacutes
Az esetfelveteacutes kapcsaacuten kideruumllt hogy leendő munkahelye a koumlzeljoumlvőben uacutej szakmai profilra fog aacutetaacutellni Az uacutej feladatok koumlzoumltt gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők tervezeacutese eacutes meacuteretezeacutese szerepel A munkaacuteba aacutellaacutes előtt egy speciaacutelis szakmai tanfolyamon vesz reacuteszt melynek beleacutepeacutesi felteacutetele a bipolaacuteris eacutes unipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett erősiacutetőfokozatok munkapontbeaacutelliacutetaacutesi megoldaacutesainak vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőinek az ismerete Jelen tananyagreacutesztől segiacutetseacuteget kaphatott a meacuteretezeacutesi alapok elsajaacutetiacutetaacutesaacutehoz felfrissiacuteteacuteseacutehez
Az informaacutecioacutefrissiacuteteacutes roumlvid bevezetővel kezdődoumltt melyben taacutejeacutekozoacutedhatott a szakmai informaacutecioacutetartalomra vonatkozoacute tudnivaloacutekroacutel
A gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők meacuteretezeacuteseacutehez szilaacuterd alapokat nyuacutejtott az erősiacutetők feleacutepiacuteteacuteseacutenek belső kapcsolatrendszereacutenek a megismereacutese Ehhez meg kellett vizsgaacutelni az elviekben leacutetező sztatikus műkoumldeacutesi uumlzemmoacutedot ahonnan egyenes uacutet vezetett az elektronikai gyakorlat dinamikus uumlzemmoacutedjaacutenak a tisztaacutezaacutesaacutehoz
Egy erősiacutető fokozat műkoumldteteacutese előtt biztosiacutetani kellett a munkapont beaacutelliacutetaacutest amely leacutenyegeacuteben az erősiacutető egyenaacuteramuacute meacuteretezeacuteseacutet jelentette Tisztaacutezoacutedtak a kuumlloumlnboumlző osztaacutelyokba sorolt munkapontbeaacutelliacutetaacutesi megoldaacutesok előnyei eacutes haacutetraacutenyai Kapcsolaacutesi rajzok bizonyiacutetottaacutek hogy a munkapontbeaacutelliacutetaacutes megvaloacutesiacutethatoacute egy taacutepegyseacuteg eacutes az aktiacutev elemhez csatlakozoacute kuumlloumlnboumlző eacuterteacutekű ellenaacutellaacutesok beiktataacutesaacuteval
Az aktiacutev elemelemek eacutes a kapcsoloacutedoacute ellenaacutellaacutesok meghataacuteroztaacutek az erősiacutetők vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőit Kuumlloumln kategoacuteriaacuteba keruumlltek az erősiacuteteacutes fajtaacutek a be- eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesok eacutes az erősiacutető egyeacuteb jellemzői Egy erősiacutető fokozat frekvencia-aacutetviteleacutenek taacutergyalaacutesaacutenaacutel tisztaacutezoacutedott hogy csatoloacute- hidegiacutető- szereleacutesi- szoacutert- eacutes reacuteteg-kapacitaacutesok is befolyaacutesoljaacutek a műkoumldeacutest
Az erősiacutetők meacuteretezeacutese alapvetően munkapont beaacutelliacutetaacutest eacutes vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzők meghataacuterozaacutesaacutet jelentette A meacuteretezeacutest megkoumlnnyiacutetette az aktiacutev elem illetve a teljes erősiacutető neacutegypoacutelusos helyettesiacutető keacutepeacutenek a felrajzolaacutesa Mindezt kuumlloumln-kuumlloumln meg kellett vizsgaacutelni a bipolaacuteris eacutes az unipolaacuteris tranzisztorral feleacutepiacutetett erősiacutetőkneacutel Egy oumlsszefoglaloacute taacuteblaacutezatboacutel kideruumllt hogy a műszaki gyakorlatban igen sokfeacutele erősiacutető elnevezeacutessel talaacutelkozhatunk A meacuteretezeacutes gyakorlati megvaloacutesiacutetaacutesaacutet mintafeladatok eacutes meacutertezeacutesi feladat zaacuterta
A meacuteretezeacutes leacutepeacuteseinek elmeacuteleti tisztaacutezaacutesa majd veacutegrehajtaacutesa utaacuten elegendő informaacutecioacute gyűlhetett oumlssze az erősiacutető aacuteramkoumlroumlk megtervezeacuteseacutehez oumlsszeaacutelliacutetaacutesaacutehoz eacutes a gyakorlati alkalmazaacutesaihoz
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
23
TANULAacuteSIRAacuteNYIacuteTOacute
Az elektronikai aacuteramkoumlroumlk alapjait taacutergyaloacute teacutemakoumlrhoumlz tartozoacute ismeretek alkalmazaacutesaacutehoz az iacuterott szakmai szoumlveg megeacuterteacutese a kuumlloumlnboumlző keacuteszseacutegek fejleszteacutese szuumlkseacuteges
Az elsajaacutetiacutetott informaacutecioacutek gyakorlati alkalmazaacutesaacutehoz elengedhetetlen a gyakorlatias feladateacutertelmezeacutes moacutedszer kompetencia fejleszteacutese
A szakmai szoumlveg alapos tanulmaacutenyozaacutesa eacutes feldolgozaacutesa utaacuten ceacutelszerű az alaacutebbi gyakorloacute feladatok megoldaacutesa
1 feladat Egyszerű kapcsolaacutesi rajzok elkeacutesziacuteteacuteseacutevel mutassa be az erősiacutetők sztatikus eacutes dinamikus uumlzemmoacutedja koumlzoumltti kuumlloumlnbseacutegeket
2 feladat Rajzolja fel egy teacutervezeacuterleacutesű tranzisztor transzfer karakterisztikaacutejaacutet s jeloumlljoumln meg rajta egy M1 eacutes M2 munkapontot Az M1 munkapont a lineaacuteris az M2 munkapont a nemlineaacuteris műkoumldeacutesi tartomaacutenyban helyezkedjeacutek el
3 feladat Keacutesziacutetse el egy koumlzoumls emitteres erősiacutetőfokozat kapcsolaacutesi rajzaacutet eacutes hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet Az aacuteramkoumlrhoumlz alkalmazzon 4 db ellenaacutellaacutest 3 db kondenzaacutetort 1 db taacutepegyseacuteget vezeacuterlő generaacutetort eacutes terhelő ellenaacutellaacutest
4 feladat Keacutesziacutetse el egy source kapcsolaacutesuacute JFET-es erősiacutetőfokozat kapcsolaacutesi rajzaacutet eacutes admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet Az aacuteramkoumlrhoumlz alkalmazzon 3 db ellenaacutellaacutest 3 db kondenzaacutetort 1 db taacutepegyseacuteget vezeacuterlő generaacutetort eacutes terhelő ellenaacutellaacutest
5 feladat A 3 eacutes 4 feladathoz elkeacutesziacutetett kapcsolaacutesi rajzokon tuumlntesse fel az aktiacutev elemhez tartozoacute munkaponti feszuumlltseacutegeket eacutes aacuteramokat Iacuterja fel a munkaponti adatok kiszaacutemiacutetaacutesaacutera szolgaacuteloacute matematikai oumlsszefuumlggeacuteseket
6 feladat Iacuterja le az alaacutebbi elektronikai alapfogalmak jelenteacuteseacutet
- B osztaacutelyuacute munkapontbeaacutelliacutetaacutes - hibrid parameacuteteres egyenletrendszer - erősiacutető frekvenciamenete
7 feladat Sorolja fel az erősiacutető fokozatok vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőit Iacuterja fel a jellemzőkhoumlz tartozoacute matematikai oumlsszefuumlggeacuteseket
8 feladat Hataacuterozza meg dB-ben az alaacutebbi viszonyszaacutemban megadott erősiacuteteacutes eacuterteacutekeket
- Au = -150 - Ai = 365 - AP = 1450
9 feladat Hataacuterozza meg viszonyszaacutemban az alaacutebbi dB-ben megadott erősiacuteteacutes eacuterteacutekeket
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
24
- Au = 45 dB - Ai = 32 dB - AP = 70 dB
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
25
OumlNELLENŐRZŐ FELADATOK
1 feladat
Szaacutemiacutetaacutessal hataacuterozza meg az alaacutebbi koumlzoumls emitteres baacutezisaacuteram taacuteplaacutelaacutesuacute erősiacutető munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesait
19 aacutebra
Adatok
UT = 10 V IC0 = 25 mA UE0 = 2 V UCE0 = 3V B = 200 UBE0 = 06 V
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
26
Feladatok
a) Jeloumllje be a kapcsolaacutesi rajzon a munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok meghataacuterozaacutesaacutehoz szuumlkseacuteges egyenaacuteramokat eacutes egyenfeszuumlltseacutegeket
b) Hataacuterozza meg a munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok (RC RE RB) szaacutemszerű eacuterteacutekeacutet
RC =
RE =
RB=
2 feladat
Meacuteretezze az alaacutebbi Source kapcsolaacutesuacute erősiacutető fokozatot
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
27
20 aacutebra
Adatok
UT = 12 V Rt = 20 k RG = 1 M RD = 4 k y21s = 25 mS y22s = 25 S Ug = 50 mV Rg = 50 k
Feladatok
a) Keacutesziacutetse el a meacuteretezeacutes előtt aacutelloacute aacuteramkoumlr admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
28
b) Hataacuterozza meg dB-ben az erősiacutető feszuumlltseacutegerősiacuteteacuteseacutet terhelő ellenaacutellaacutes neacutelkuumll eacutes terheleacutessel
Au=
au=
Aut=
aut=
c) Szaacutemiacutetsa ki az erősiacutető fokozat bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesaacutet
Rbe=
Rki=
d) Hataacuterozza meg a terhelt erősiacutető fokozat kimeneteacuten megjelenő feszuumlltseacuteg eacuterteacutekeacutet
Ukit=
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
29
3 feladat
Meacuteretezze egy RC csatolaacutesuacute erősiacutető alapkapcsolaacutes csatoloacute kondenzaacutetorait
Adatok
rbe= 1 M bemeneti ellenaacutellaacutes rki= 4 k kimeneti ellenaacutellaacutes Rg= 10 k vezeacuterlő generaacutetor belső ellenaacutellaacutesa Rt= 20 k terhelő ellenaacutellaacutes fa1= 10Hz a bemeneti koumlr alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja fa2= 40 Hz a kimeneti koumlr alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja
Feladatok
a) Keacutesziacutetse el az erősiacutető bemeneteacutehez tartozoacute helyettesiacutető aacuteramkoumlrt eacutes az alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a bemeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesaacutet
Cbe=
b) Keacutesziacutetse el az erősiacutető kimeneteacutehez tartozoacute helyettesiacutető aacuteramkoumlrt eacutes az alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a kimeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesaacutet
Cki=
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
30
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
31
MEGOLDAacuteSOK
1 feladat
a) A munkaponti egyenaacuteramok eacutes egyenfeszuumlltseacutegek feltuumlnteteacutese a kapcsolaacutesi rajzon
21 aacutebra
b) A munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok szaacutemszerűsiacutetett meghataacuterozaacutesa
Az ellenaacutellaacutesok kiszaacutemiacutetaacutesaacutehoz a kapcsolaacutesi rajz segiacutetseacutegeacutevel az Ohm- eacutes a Kirchhoff-toumlrveacutenyek alkalmazaacutesaacuteval lehet eljutni
0CEUUUU00
EC RRT
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
32
V2U 00 ER U
E
V5V3V2V10UUUU 0CE00
EC RTR
Ω200mA25
V5
I
UR
0CC
0 CR
μA125200
mA25
B
II 0C
0B
mA12552μA251mA52III 0B0C0E
Ω80mA12525
V2
I
UR
0E
0EE
V47V2V60V10UUUUUU 000R EBETBTB
Ω60μA125
V47
I
UR
0
R B
BB
2 feladat
a) Az erősiacutető fokozat helyettesiacutető keacutepe
22 aacutebra
b) A feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes terheleacutes neacutelkuumll eacutes terheleacutessel
099k 633mS 52 k 4mS 5020
1mS 52
uA
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
33
dBAa uu 1719099lg 20lg 20
697k 083mS 52 k 20k 4mS 5020
1mS 52
utA
dBAa uut 7217697lg 20lg 20
c) Az erősiacutető bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesa a helyettesiacutető keacutep alapjaacuten
M 1 Gbe Rr
k 633k 4mS 0025
1=
1
22D
ski R
yr
d) A terhelt erősiacutető kimeneti feszuumlltseacutege
mV 334 099mV4762= utbekit Auu
mV6247k 50M 1
M 1mV 50
gG
Ggbe RR
Ruu
3 feladat
a) Az erősiacutető bemeneti aacuteramkoumlre eacutes a bemeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesa
23 aacutebra
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
34
gbeC RrXbe
beaC Cf
Xbe
12
1
nFHzRrf
Cgbea
be 71510101102
1
2
146
1
a) Az erősiacutető kimeneti aacuteramkoumlre eacutes a kimeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesa
24 aacutebra
tkiC RrXki
kiaC Cf
Xki
22
1
nFHzRrf
Ctkia
ki 81651020104402
1
2
133
2
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
35
IRODALOMJEGYZEacuteK
FELHASZNAacuteLT IRODALOM Kovaacutecs Csongor Elektronikus aacuteramkoumlroumlk tankoumlnyv Generaacutel Press Kiadoacute 2005
Gergely Istvaacuten Elektrotechnika General Press Kiadoacute 2009
Zombori Beacutela Elektronika Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
Zombori Beacutela Elektronikai feladatgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2008
Koacuteroacutedi Daacutevid ndash Toacuteth S Roacutebert Villamossaacutegtani alapismeretek NSZFI Tankoumlnyvkiadoacute 2005
Horvaacuteth Ernő Elektronika feladatgyűjtemeacuteny I Terra Print Kiadoacute 1994
Szűcs Laacuteszloacuteneacute Elektronikai peacuteldataacuter Lexika Tankoumlnyvkiadoacute 1997
AJAacuteNLOTT IRODALOM U TietzendashCh Scenk Analoacuteg eacutes digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Műszaki Koumlnyvkiadoacute Budapest 1990
Mihaacutely Laacuteszloacute Elektronikai tesztgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
MUNKAANYAG
A(z) 0917-06 modul 038-as szakmai tankoumlnyvi tartalomeleme
felhasznaacutelhatoacute az alaacutebbi szakkeacutepesiacuteteacutesekhez
A szakkeacutepesiacuteteacutes OKJ azonosiacutetoacute szaacutema A szakkeacutepesiacuteteacutes megnevezeacutese
54 523 01 0000 00 00 Elektronikai technikus
A szakmai tankoumlnyvi tartalomelem feldolgozaacutesaacutehoz ajaacutenlott oacuteraszaacutem
10 oacutera
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
12
Termeacuteszetesen hasonloacutean helyettesiacutethető a toumlbbi bipolaacuteris tranzisztoros alapkapcsolaacutes s ugyanilyen moacutedszerrel megalkothatoacutek a teacutervezeacuterleacutesű tranzisztoros alapkapcsolaacutesok helyettesiacutető keacutepei
Az erősiacutetők vaacuteltakozoacute aacuteramuacute jellemzőit a kapcsolaacutesi rajzuk eacutes helyettesiacutető keacutepeik segiacutetseacutegeacutevel lehet legszemleacuteletesebben eacutertelmezni
ERŐSIacuteTŐK JELLEMZŐI Erősiacutető elektronikus aacuteramkoumlr aktiacutev neacutegypoacutelus amely a bemeneteacutere vezetett elektromos jelből a kimeneteacuten megegyező hullaacutemformaacutejuacute de tetszőlegesen nagyobb eacuterteacutekű elektromos jelet szolgaacuteltat A kapcsolaacuteshoz alkalmazott taacutepegyseacuteg energiaacuteja fedezi a nagyobb eacuterteacutekű jel teljesiacutetmeacutenynoumlvekedeacuteseacutet
Erősiacuteteacutes vezeacuterelt teljesiacutetmeacuteny-aacutetalakiacutetaacutes
A 12 aacutebraacuten egy erősiacutető aacuteltalaacutenos toumlmbvaacutezlatos jeloumlleacutese laacutethatoacute Az erősiacutető bemeneteacuten egy ug feszuumlltseacutegű Rg belső ellenaacutellaacutesuacute generaacutetor biztosiacutetja az ube bemeneti feszuumlltseacuteget eacutes ibe bemeneti aacuteramot A kimeneten Rt terhelő ellenaacutellaacuteson joumln leacutetre az uki kimeneti feszuumlltseacuteg eacutes az iki kimeneti aacuteram
12 aacutebra Erősiacutető toumlmbvaacutezlatos jeloumlleacutese
A toumlmbvaacutezlatos jeloumlleacutesen feltuumlntetett haacuteromszoumlg jelkeacutepezi az erősiacuteteacutes iraacutenyaacutet Az erősiacuteteacutesek megvaloacutesiacutetaacutesaacutehoz aktiacutev elem(ek) (bipolaacuteris eacutesvagy unipolaacuteris tranzisztorok) szuumlkseacutegesek Az erősiacutető kapcsolaacutesokban a munkapont beaacutelliacutetaacutesaacutera ellenaacutellaacutesok kellenek melyek befolyaacutesoljaacutek az erősiacutető jellemzőit is A gyakorlati aacuteramkoumlroumlkben a megfelelő műkoumldeacutest kondenzaacutetorok is biztosiacutetjaacutek
Az erősiacutetőket kuumlloumlnboumlző szempontok szerint osztaacutelyozhatjuk A kuumlloumlnboumlző erősiacutetőfajtaacutekat s azok roumlvid ismertetőjeacutet - a teljesseacuteg igeacutenye neacutelkuumll - a 13 aacutebra tartalmazza
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
13
13 aacutebra Az erősiacutetők csoportosiacutetaacutesa
Az erősiacutetők legfontosabb jellemzői az alaacutebbi csoportokba sorolhatoacutek
- Erősiacuteteacutesek - Bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutes - Egyeacuteb erősiacutető jellemzők
1 Erősiacuteteacutesek
Az erősiacutető kapcsolaacutesoknaacutel eacutertelmezett erősiacuteteacutesek feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes aacuteramerősiacuteteacutes teljesiacutetmeacutenyerősiacuteteacutes Az erősiacuteteacutesek kifejezhetők viszonyszaacutemban eacutes logaritmikusan decibel-ben is Az alaacutebbi oumlsszefuumlggeacuteseket elsősorban a meacutereacuteses meghataacuterozaacutesokhoz alkalmazzaacutek
Feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes nagysaacutega a kimeneti eacutes a bemeneti feszuumlltseacuteg csuacutecseacuterteacutekeacutenek vagy effektiacutev eacuterteacutekeacutenek haacutenyadosa
effbe
effki
csuacutecsbe
csuacutecskiu U
U
U
UA
dBAa uu lg 20
Aacuteramerősiacuteteacutes nagysaacutega a kimeneti eacutes a bemeneti aacuteram csuacutecseacuterteacutekeacutenek vagy effektiacutev eacuterteacutekeacutenek haacutenyadosa
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
14
effbe
effki
csuacutecsbe
csuacutecskii I
I
I
IA
dBAa ii lg 20
Teljesiacutetmeacutenyerősiacuteteacutes nagysaacutega a kimeneti eacutes a bemeneti teljesiacutetmeacuteny csuacutecseacuterteacutekeacutenek vagy effektiacutev eacuterteacutekeacutenek haacutenyadosa
iueffbe
effki
csuacutecsbe
csuacutecskip AA
P
P
P
PA
dBAa pp lg 10
Szinuszos vezeacuterleacutes eseteacuten a csuacutecseacuterteacutek eacutes az effektiacutev eacuterteacutek koumlzoumltti kapcsolat
2
csuacutecseacuterteacutekeacuterteacutekeffektiacutev
Fontos az erősiacuteteacutesek a valoacutesaacutegban preciacutezen csak komplex szaacutemokkal eacutertelmezhetők mert bemeneti eacutes kimeneti jelei ritkaacuten azonos faacutezisuacuteak A fenti oumlsszefuumlggeacutesek a faacutezisszoumlget nem veszik figyelembe
2 Bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutes
Az erősiacutetők bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesait az Ohm toumlrveacuteny alkalmazaacutesaacuteval iacuterhatjuk fel Az oumlsszefuumlggeacutesekben a csuacutecseacuterteacutekekkel vagy az effektiacutev eacuterteacutekekkel szaacutemolunk Az alaacutebbi keacutepleteket elsősorban a meacutereacuteses meghataacuterozaacutesnaacutel alkalmazzaacutek
Bemeneti ellenaacutellaacutes nagysaacutegaacutet az erősiacutető bemeneti feszuumlltseacutegeacutenek (Ube) eacutes bemeneti aacuteramaacutenak (Ibe) haacutenyadosa hataacuterozza meg
effbe
effbe
csuacutecsbe
csuacutecsbebe I
U
I
Ur
Kimeneti ellenaacutellaacutes nagysaacutegaacutet az erősiacutető terheleacutes neacutelkuumlli uumlresjaacuterati kimeneti feszuumlltseacutegeacutenek (Ukiuuml) eacutes kimeneti roumlvidzaacuteraacutesi aacuteramaacutenak (Ikir) haacutenyadosa hataacuterozza meg
effrki
effuumlki
csuacutecsrki
csuacutecsuumlkiki I
U
I
Ur
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
15
14 aacutebra Az erősiacutető feleacutepiacuteteacutese a bemenet eacutes a kimenet szempontjaacuteboacutel
A 14 aacutebraacuten megfigyelhető hogy az erősiacutető bemeneti reacuteszeacutet a bemeneti ellenaacutellaacutes keacutepviseli amely terheli a vezeacuterlő generaacutetort Az erősiacutető kimeneti oldala generaacutetorkeacutent foghatoacute fel amelyet a terhelő ellenaacutellaacutes terhel
Elmeacuteleti meacuteretezeacutesekneacutel a pontos oumlsszefuumlggeacuteseket az erősiacutető teljes helyettesiacutető keacutepe alapjaacuten lehet feliacuterni
3 Egyeacuteb erősiacutető jellemzők
Az erősiacutetők gyakorlati alkalmazaacutesa egyeacuteb jellemzők ismereteacutet is megkoumlveteli Ezek koumlzuumll a legfontosabbak a koumlvetkezők frekvenciamenet hataacuterfrekvenciaacutek saacutevszeacutelesseacuteg zajteacutenyező torziacutetaacutesi teacutenyezők
Frekvenciamenet az erősiacutető frekvencia-aacutetviteleacutere jellemző diagram amely a feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes frekvenciafuumlggeacuteseacutet szemleacutelteti
Hataacuterfrekvenciaacutek (fa ff) azon keacutet frekvencia amelyekneacutel az erősiacutető feszuumlltseacutegerősiacuteteacutese a koumlzepes frekvenciaacuten (fk) meacutert erősiacuteteacutes 707 -a illetve az erősiacuteteacutes 3 dB-lel kisebb mint a koumlzepes frekvenciaacuten meacutert erősiacuteteacutes dB-ben A keacutet hataacuterfrekvencia fa alsoacute- ff felső hataacuterfrekvencia A műszaki gyakorlatban az erősiacutetők alsoacute hataacuterfrekvenciaacutejaacutet leginkaacutebb a laacutethatoacute csatoloacute kondenzaacutetorok kapacitaacutesai (Cbe Cki) okozzaacutek A 3 dB-es erősiacuteteacutescsoumlkkeneacutesből matematikailag az alaacutebbi oumlsszefuumlggeacutesek vezethetők le
gbeC RrXbe
gbea
be RrfC
2
1
tkiC RrXki
tkiaki Rrf
C
2
1
A felső hataacuterfrekvenciaacutet doumlntően a laacutethatatlan szoacutert- szereleacutesi- eacutes reacutetegkapacitaacutesok okozzaacutek
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
16
Saacutevszeacutelesseacuteg (B) az alsoacute- eacutes a felső hataacuterfrekvenciaacutek koumlzoumltti frekvenciatartomaacuteny
af ffB
A 15 aacutebra szemleacutelteti egy szeacutelessaacutevuacute erősiacutető frekvenciameneteacutet saacutevszeacutelesseacutegeacutet alsoacute- eacutes felső hataacuterfrekvenciaacutejaacutet
15 aacutebra Egy szeacutelessaacutevuacute erősiacutető frekvenciamenete
A 15 aacutebraacuten megfigyelhető egy gyakorlati szeacutelessaacutevuacute erősiacutető frekvenciafuumlggeacutese hataacuterfrekvenciaacutei koumlzepes frekvenciaacuteja eacutes saacutevszeacutelesseacutege
A műszaki gyakorlatban alkalmazott erősiacutetőkkel szemben elvaacuteraacutes hogy a műkoumldeacutesi tartomaacutenyban a bemeneti eacutes kimeneti jel alakja ne teacuterjen el egymaacutestoacutel A valoacutesaacutegban felleacutepő zajok zavarok torziacutetaacutesokat okoznak a felerősiacutetett jel alakjaacuteban
A tovaacutebbiakban megvizsgaacuteljuk a zajok eacutes torziacutetaacutesok erősiacutetőkre gyakorolt hataacutesait a zajok eacutes torziacutetaacutesok legfontosabb jellemzőit
Jel a hasznos informaacutecioacutet tartalmazoacute feszuumlltseacuteg vagy aacuteram meghataacuterozott időfuumlggveacuteny szerinti vaacuteltozaacutesa
Zaj zavaroacute jelek oumlsszesseacutege melynek időfuumlggveacutenye szabaacutelytalan s hasznos informaacutecioacutet nem tartalmaz
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
17
Az erősiacutetőkben keletkező zajokat doumlntő meacuterteacutekben a toumllteacuteshordozoacutek rendezetlen mozgaacutesa okozza Az ilyen zajok felleacutepnek az erősiacutető ohmos jellegű ellenaacutellaacutesaiban eacutes aktiacutev eszkoumlzeiben egyaraacutent Fajtaacutei
Termikus zaj a toumllteacuteshordozoacutek rendezetlen hőmozgaacutesa miatt felleacutepő zaj Eacuterteacutekeacutet aacutetlagos zajteljesiacutetmeacutenykeacutent zajfeszuumlltseacutegkeacutent vagy zajaacuteramkeacutent adjaacutek meg
Soumlreacutetzaj feacutelvezetőkben a toumllteacuteshordozoacutek PN aacutetmeneten toumlrteacutenő aacutethaladaacutesaacutenaacutel keletkezik Kisfrekvenciaacuten főleg a Zener dioacutedaacuteknaacutel jelentős
Villoacutedzaacutesi zaj (flicker-zaj) aktiacutev eacutes passziacutev aacuteramkoumlri elemeken a gyaacutertaacutestechnoloacutegia koumlvetkezteacuteben felleacutepő zaj Kisfrekvenciaacuten leginkaacutebb a MOSFET-ekneacutel veszeacutelyes
Jelzaj viszony a jelteljesiacutetmeacuteny eacutes a zajteljesiacutetmeacuteny haacutenyadosa dB-ben kifejezve Az erősiacutető zajossaacutegaacutenak egyik szaacutemszerű jellemzője (Angol roumlvidiacuteteacutessel SNR vagy SN rarr Signal to Noise Ratio)
dBlg10
dB
zaj
jel
zaj
jel
P
P
P
P
A keacutepletben Pjel rarr jelteljesiacutetmeacuteny Pzaj rarr zajteljesiacutetmeacuteny
Zajteacutenyező az erősiacutető bemeneteacutere eacutes kimeneteacutere vonatkoztatott jelzaj viszonyok haacutenyadosa dB-ben kifejezve
dB1
lg10lg10e
dB
bzaj
kizaj
p
kizaj
kijel
bezaj
bejel
P
P
A
P
P
P
P
F
A keacutepletben AP rarr az erősiacutető teljesiacutetmeacutenyerősiacuteteacutese
Zajszint a hangossaacuteg eacuterzeacutekeleacuteseacutehez tartozoacute jellemző amely a meacutert zajteljesiacutetmeacuteny eacutes a hallaacuteskuumlszoumlb hangintenzitaacutesaacutehoz tartozoacute zajteljesiacutetmeacuteny haacutenyadosa dB-ben kifejezve
dBlg100
dB
zaj
zaj
P
Pd
A keacutepletben viszonyiacutetaacutesi alapkeacutent a Pzaj0 rarr a hallaacuteskuumlszoumlb hangintenzitaacutesaacutehoz (1 kHz-neacutel 10-12 Wm2) tartozoacute zajteljesiacutetmeacuteny szerepel
Eacuterdekesseacuteg a zajszint emberi szervezetre gyakorolt hataacutesa a hangossaacuteg fuumlggveacutenyeacuteben a koumlvetkező
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
18
- 30 dB zajszint rarr pszicheacutes - 65 dB zajszint rarr vegetatiacutev - 90 dB zajszint rarr halloacuteszervi - 120 dB zajszint rarr faacutejdalomkuumlszoumlb - 120 -130 dB zajszint rarr maradandoacute hallaacuteskaacuterosodaacutes - 160 dB zajszint rarr dobhaacutertyarepedeacutes - 175 dB zajszint rarr halaacutelos koumlvetkezmeacutenyű
Torziacutetaacutes erősiacutetőkben felleacutepő jelenseacuteg melynek hataacutesaacutera a vezeacuterlő analoacuteg jel időfuumlggveacutenyeacutenek tulajdonsaacutegai a kimenetre eacuterve nem kiacutevaacutent moacutedon megvaacuteltoznak Maacuteskeacutent fogalmazva a jel spektrumaacuteban talaacutelhatoacute kuumlloumlnboumlző frekvenciaacutejuacute oumlsszetevők erősiacuteteacuteskor moacutedosulnak A torzulaacutesok meacuterteacutekeacutet a vezeacuterlő analoacuteg jel frekvenciaacuteja eacutes amplituacutedoacuteja befolyaacutesolja
Lineaacuteris torziacutetaacutesok az erősiacutető a kuumlloumlnboumlző frekvenciaacutejuacute jeleket nem egyforma meacuterteacutekben erősiacuteti (frekvenciatorziacutetaacutes) illetve moacutedosiacutetja a jel komponenseinek egymaacuteshoz viszonyiacutetott faacutezishelyzeteacutet (faacutezistorziacutetaacutes) A lineaacuteris torziacutetaacutesokat az erősiacutető frekvenciafuumlggő lineaacuteris karakterisztikaacutejuacute elemei (L C) okozzaacutek
Nemlineaacuteris torziacutetaacutesok az erősiacutető a kuumlloumlnboumlző amplituacutedoacutejuacute jeleket nem egyforma meacuterteacutekben erősiacuteti Az erősiacutető kimeneteacuten nem kiacutevaacutenatos jeloumlsszetevők jelennek meg Harmonikus torziacutetaacutes a kimeneten megjelenő jeloumlsszetevők frekvenciaacutei a bemeneti jeloumlsszetevők frekvenciaacutejaacutenak (alapharmonikus) egeacutesz szaacutemuacute toumlbbszoumlroumlsei (felharmonikusok) Modulaacutecioacutes torziacutetaacutes a kimeneten megjelenő jeloumlsszetevők frekvenciaacutei a bemeneti jeloumlsszetevők frekvenciaacuteinak oumlsszegei eacutes kuumlloumlnbseacutegei A nemlineaacuteris torziacutetaacutesokat az erősiacutető nemlineaacuteris karakterisztikaacutejuacute elemei (feacutelvezető eszkoumlzoumlk) okozzaacutek
Harmonikus torziacutetaacutesi teacutenyező az oumlsszegzett felharmonikusok effektiacutev eacuterteacutekeacutenek eacutes a teljes jel effektiacutev eacuterteacutekeacutenek az araacutenya -ban kifejezve
223
22
21
223
22
n
nh
UUUU
UUUk
U1rarr az alapharmonikus jel feszuumlltseacutegeacutenek effektiacutev eacuterteacuteke
U2 U3hellipUn rarr a felharmonikus jelek feszuumlltseacutegeinek effektiacutev eacuterteacuteke
4 Erősiacutetők meacuteretezeacutese
Az erősiacutető fokozatok meacuteretezeacutese a műszaki gyakorlatban leegyszerűsiacutetve 3 fő leacutepeacutesből aacutell A meacuteretezeacutes leacutepeacutesei
1 leacutepeacutes az aacuteramkoumlr feleacutepiacuteteacuteseacutenek megtervezeacutese az aacuteramkoumlr megrajzolaacutesa
2 leacutepeacutes munkapont beaacutelliacutetaacutes
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
19
3 leacutepeacutes vaacuteltakozoacute aacuteramuacute erősiacutető parameacuteterek meghataacuterozaacutesa
Az eddig taacutergyaltak alapjaacuten tegyuumlnk kiacuteseacuterletet egy kivaacutelasztott erősiacutető alapkapcsolaacutes meacuteretezeacuteseacutere
MEacuteRETEZEacuteSI FELADAT
Veacutegezzuumlk el a 16 aacutebraacuten laacutethatoacute source kapcsolaacutesuacute unipolaacuteris tranzisztoros erősiacutető meacuteretezeacuteseacutet
Munkaponti adatok UGS0 = -2 V UDS0 = 8 V ID0 = 14 mA jFET parameacuteterek y21 = 10 mS y22 = 25 microS Egyeacuteb adatok UT = 24 V RG = 200 kΩ Rt = 15 kΩ ug = 25 mV Rg = 25 kΩ Feladatok a) Hataacuterozzuk meg RS eacutes RD eacuterteacutekeacutet b) Hataacuterozzuk meg a fokozat bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesaacutet c) Hataacuterozzuk meg a terhelt erősiacutető feszuumlltseacutegerősiacuteteacuteseacutet d) Hataacuterozzuk meg a terhelt erősiacutető kimeneti feszuumlltseacutegeacutet e) Hataacuterozzuk meg Cki eacuterteacutekeacutet uacutegy hogy a kapcsolaacutes alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja fa =15 Hz legyen (A toumlbbi kapacitaacutes nem szoacutel bele az aacutetvitelbe)
16 aacutebra Source kapcsolaacutesuacute unipolaacuteris tranzisztoros erősiacutető
Megoldaacutes
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
20
a) Az aacuteramkoumlroumln bejeloumllt egyenfeszuumlltseacutegek eacutes egyenaacuteramok figyelembeveacuteteleacutevel az oumlsszefuumlggeacutesek feliacuteraacutesaacutehoz az elektrotechnika Ohm- eacutes Kirchhoff toumlrveacutenyeit alkalmazzuk (A kapcsolaacutes bemeneteacuten az IG gate aacuteram elhanyagolhatoacute)
SRGS UU 0
kI
UR
D
GSS 431
mA 41
V 2
0
0
kV
I
UUUR
D
RDSTD
S 10mA 41
2V 8V 24
0
0
b) Az erősiacutető bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesaacutet a kapcsolaacutes y parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacuteből lehet legegyszerűbben meghataacuterozni A helyettesiacutető keacutep a 17 aacutebraacuten laacutethatoacute
17 aacutebra A source kapcsolaacutesuacute erősiacutető y parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
Ha a bemenet felől illetve a kimenet felől betekintuumlnk a helyettesiacutető neacutegypoacutelusba koumlnnyedeacuten feliacuterhatjuk a bemeneti eacutes a kimeneti ellenaacutellaacutes oumlsszefuumlggeacuteseacutet majd behelyettesiacuteteacutes utaacuten meghataacuterozhatjuk az eacuterteacutekeket
kRr Gbe 200
kS
ky
Rr Dki 825
110
1
22
c) A feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes meghataacuterozaacutesaacutehoz egy roumlvid levezeteacutes utaacuten eljuthatunk
be
kiut u
uA
tD
sbeski RR
yuyu
2221
1
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
21
152)158(10)(21 kkmSRRyA tkiut
A veacutegeredmeacutenyből laacutethatoacute hogy az erősiacutető faacutezist fordiacutet
d) A kimeneti feszuumlltseacuteg meghataacuterozaacutesaacutehoz előszoumlr fel kell iacuterni a vezeacuterlő generaacutetorboacutel az erősiacutető bemeneteacutere jutoacute vaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteget majd a feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes segiacutetseacutegeacutevel kimeneti feszuumlltseacuteggeacute alakiacutetva hataacuterozhatjuk meg a pontos eacuterteacuteket
mVRR
Ruu
gG
Ggbe 2222
k 25k 002
k 002mV 25
VmVuAu beutkit 1612222152
e) A megadott parameacuteterek szerint az erősiacutető alsoacute hataacuterfrekvenciaacutejaacutet csak a Cki kimeneti kapacitaacutes okozza Az erősiacutető helyettesiacutető keacutepeacutenek kimeneti koumlreacuteben (ld 18 aacutebra) a hataacuterfrekvencia definiacutecioacutejaacuteboacutel adoacutedoacute egyenlőseacutegből a hataacuterfrekvencia kiszaacutemiacutetaacutesaacutehoz juthatunk
18 aacutebra Az erősiacutető kimeneti koumlreacutenek kisfrekvenciaacutes helyettesiacutető keacutepe
A feszuumlltseacutegosztaacutes toumlrveacutenyeacutet alkalmazva levezeteacutessel bizonyiacutethatoacute hogy a hataacuterfrekvenciaacuten bekoumlvetkező 3 dB-es erősiacuteteacutes szintcsoumlkkeneacutesneacutel a csatoloacute kondenzaacutetor reaktanciaacuteja eacuterteacutekre megegyezik a koumlruumlloumltte elhelyezkedő ellenaacutellaacutesok eredőjeacutevel
tkitDC RrRRy
Xki
22
1
kiaC Cf
Xki
2
1
nFHzRrf
Ctkia
ki 46210511080152
1
2
144
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
22
Oumlsszefoglalaacutes
Az esetfelveteacutes kapcsaacuten kideruumllt hogy leendő munkahelye a koumlzeljoumlvőben uacutej szakmai profilra fog aacutetaacutellni Az uacutej feladatok koumlzoumltt gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők tervezeacutese eacutes meacuteretezeacutese szerepel A munkaacuteba aacutellaacutes előtt egy speciaacutelis szakmai tanfolyamon vesz reacuteszt melynek beleacutepeacutesi felteacutetele a bipolaacuteris eacutes unipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett erősiacutetőfokozatok munkapontbeaacutelliacutetaacutesi megoldaacutesainak vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőinek az ismerete Jelen tananyagreacutesztől segiacutetseacuteget kaphatott a meacuteretezeacutesi alapok elsajaacutetiacutetaacutesaacutehoz felfrissiacuteteacuteseacutehez
Az informaacutecioacutefrissiacuteteacutes roumlvid bevezetővel kezdődoumltt melyben taacutejeacutekozoacutedhatott a szakmai informaacutecioacutetartalomra vonatkozoacute tudnivaloacutekroacutel
A gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők meacuteretezeacuteseacutehez szilaacuterd alapokat nyuacutejtott az erősiacutetők feleacutepiacuteteacuteseacutenek belső kapcsolatrendszereacutenek a megismereacutese Ehhez meg kellett vizsgaacutelni az elviekben leacutetező sztatikus műkoumldeacutesi uumlzemmoacutedot ahonnan egyenes uacutet vezetett az elektronikai gyakorlat dinamikus uumlzemmoacutedjaacutenak a tisztaacutezaacutesaacutehoz
Egy erősiacutető fokozat műkoumldteteacutese előtt biztosiacutetani kellett a munkapont beaacutelliacutetaacutest amely leacutenyegeacuteben az erősiacutető egyenaacuteramuacute meacuteretezeacuteseacutet jelentette Tisztaacutezoacutedtak a kuumlloumlnboumlző osztaacutelyokba sorolt munkapontbeaacutelliacutetaacutesi megoldaacutesok előnyei eacutes haacutetraacutenyai Kapcsolaacutesi rajzok bizonyiacutetottaacutek hogy a munkapontbeaacutelliacutetaacutes megvaloacutesiacutethatoacute egy taacutepegyseacuteg eacutes az aktiacutev elemhez csatlakozoacute kuumlloumlnboumlző eacuterteacutekű ellenaacutellaacutesok beiktataacutesaacuteval
Az aktiacutev elemelemek eacutes a kapcsoloacutedoacute ellenaacutellaacutesok meghataacuteroztaacutek az erősiacutetők vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőit Kuumlloumln kategoacuteriaacuteba keruumlltek az erősiacuteteacutes fajtaacutek a be- eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesok eacutes az erősiacutető egyeacuteb jellemzői Egy erősiacutető fokozat frekvencia-aacutetviteleacutenek taacutergyalaacutesaacutenaacutel tisztaacutezoacutedott hogy csatoloacute- hidegiacutető- szereleacutesi- szoacutert- eacutes reacuteteg-kapacitaacutesok is befolyaacutesoljaacutek a műkoumldeacutest
Az erősiacutetők meacuteretezeacutese alapvetően munkapont beaacutelliacutetaacutest eacutes vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzők meghataacuterozaacutesaacutet jelentette A meacuteretezeacutest megkoumlnnyiacutetette az aktiacutev elem illetve a teljes erősiacutető neacutegypoacutelusos helyettesiacutető keacutepeacutenek a felrajzolaacutesa Mindezt kuumlloumln-kuumlloumln meg kellett vizsgaacutelni a bipolaacuteris eacutes az unipolaacuteris tranzisztorral feleacutepiacutetett erősiacutetőkneacutel Egy oumlsszefoglaloacute taacuteblaacutezatboacutel kideruumllt hogy a műszaki gyakorlatban igen sokfeacutele erősiacutető elnevezeacutessel talaacutelkozhatunk A meacuteretezeacutes gyakorlati megvaloacutesiacutetaacutesaacutet mintafeladatok eacutes meacutertezeacutesi feladat zaacuterta
A meacuteretezeacutes leacutepeacuteseinek elmeacuteleti tisztaacutezaacutesa majd veacutegrehajtaacutesa utaacuten elegendő informaacutecioacute gyűlhetett oumlssze az erősiacutető aacuteramkoumlroumlk megtervezeacuteseacutehez oumlsszeaacutelliacutetaacutesaacutehoz eacutes a gyakorlati alkalmazaacutesaihoz
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
23
TANULAacuteSIRAacuteNYIacuteTOacute
Az elektronikai aacuteramkoumlroumlk alapjait taacutergyaloacute teacutemakoumlrhoumlz tartozoacute ismeretek alkalmazaacutesaacutehoz az iacuterott szakmai szoumlveg megeacuterteacutese a kuumlloumlnboumlző keacuteszseacutegek fejleszteacutese szuumlkseacuteges
Az elsajaacutetiacutetott informaacutecioacutek gyakorlati alkalmazaacutesaacutehoz elengedhetetlen a gyakorlatias feladateacutertelmezeacutes moacutedszer kompetencia fejleszteacutese
A szakmai szoumlveg alapos tanulmaacutenyozaacutesa eacutes feldolgozaacutesa utaacuten ceacutelszerű az alaacutebbi gyakorloacute feladatok megoldaacutesa
1 feladat Egyszerű kapcsolaacutesi rajzok elkeacutesziacuteteacuteseacutevel mutassa be az erősiacutetők sztatikus eacutes dinamikus uumlzemmoacutedja koumlzoumltti kuumlloumlnbseacutegeket
2 feladat Rajzolja fel egy teacutervezeacuterleacutesű tranzisztor transzfer karakterisztikaacutejaacutet s jeloumlljoumln meg rajta egy M1 eacutes M2 munkapontot Az M1 munkapont a lineaacuteris az M2 munkapont a nemlineaacuteris műkoumldeacutesi tartomaacutenyban helyezkedjeacutek el
3 feladat Keacutesziacutetse el egy koumlzoumls emitteres erősiacutetőfokozat kapcsolaacutesi rajzaacutet eacutes hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet Az aacuteramkoumlrhoumlz alkalmazzon 4 db ellenaacutellaacutest 3 db kondenzaacutetort 1 db taacutepegyseacuteget vezeacuterlő generaacutetort eacutes terhelő ellenaacutellaacutest
4 feladat Keacutesziacutetse el egy source kapcsolaacutesuacute JFET-es erősiacutetőfokozat kapcsolaacutesi rajzaacutet eacutes admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet Az aacuteramkoumlrhoumlz alkalmazzon 3 db ellenaacutellaacutest 3 db kondenzaacutetort 1 db taacutepegyseacuteget vezeacuterlő generaacutetort eacutes terhelő ellenaacutellaacutest
5 feladat A 3 eacutes 4 feladathoz elkeacutesziacutetett kapcsolaacutesi rajzokon tuumlntesse fel az aktiacutev elemhez tartozoacute munkaponti feszuumlltseacutegeket eacutes aacuteramokat Iacuterja fel a munkaponti adatok kiszaacutemiacutetaacutesaacutera szolgaacuteloacute matematikai oumlsszefuumlggeacuteseket
6 feladat Iacuterja le az alaacutebbi elektronikai alapfogalmak jelenteacuteseacutet
- B osztaacutelyuacute munkapontbeaacutelliacutetaacutes - hibrid parameacuteteres egyenletrendszer - erősiacutető frekvenciamenete
7 feladat Sorolja fel az erősiacutető fokozatok vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőit Iacuterja fel a jellemzőkhoumlz tartozoacute matematikai oumlsszefuumlggeacuteseket
8 feladat Hataacuterozza meg dB-ben az alaacutebbi viszonyszaacutemban megadott erősiacuteteacutes eacuterteacutekeket
- Au = -150 - Ai = 365 - AP = 1450
9 feladat Hataacuterozza meg viszonyszaacutemban az alaacutebbi dB-ben megadott erősiacuteteacutes eacuterteacutekeket
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
24
- Au = 45 dB - Ai = 32 dB - AP = 70 dB
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
25
OumlNELLENŐRZŐ FELADATOK
1 feladat
Szaacutemiacutetaacutessal hataacuterozza meg az alaacutebbi koumlzoumls emitteres baacutezisaacuteram taacuteplaacutelaacutesuacute erősiacutető munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesait
19 aacutebra
Adatok
UT = 10 V IC0 = 25 mA UE0 = 2 V UCE0 = 3V B = 200 UBE0 = 06 V
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
26
Feladatok
a) Jeloumllje be a kapcsolaacutesi rajzon a munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok meghataacuterozaacutesaacutehoz szuumlkseacuteges egyenaacuteramokat eacutes egyenfeszuumlltseacutegeket
b) Hataacuterozza meg a munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok (RC RE RB) szaacutemszerű eacuterteacutekeacutet
RC =
RE =
RB=
2 feladat
Meacuteretezze az alaacutebbi Source kapcsolaacutesuacute erősiacutető fokozatot
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
27
20 aacutebra
Adatok
UT = 12 V Rt = 20 k RG = 1 M RD = 4 k y21s = 25 mS y22s = 25 S Ug = 50 mV Rg = 50 k
Feladatok
a) Keacutesziacutetse el a meacuteretezeacutes előtt aacutelloacute aacuteramkoumlr admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
28
b) Hataacuterozza meg dB-ben az erősiacutető feszuumlltseacutegerősiacuteteacuteseacutet terhelő ellenaacutellaacutes neacutelkuumll eacutes terheleacutessel
Au=
au=
Aut=
aut=
c) Szaacutemiacutetsa ki az erősiacutető fokozat bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesaacutet
Rbe=
Rki=
d) Hataacuterozza meg a terhelt erősiacutető fokozat kimeneteacuten megjelenő feszuumlltseacuteg eacuterteacutekeacutet
Ukit=
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
29
3 feladat
Meacuteretezze egy RC csatolaacutesuacute erősiacutető alapkapcsolaacutes csatoloacute kondenzaacutetorait
Adatok
rbe= 1 M bemeneti ellenaacutellaacutes rki= 4 k kimeneti ellenaacutellaacutes Rg= 10 k vezeacuterlő generaacutetor belső ellenaacutellaacutesa Rt= 20 k terhelő ellenaacutellaacutes fa1= 10Hz a bemeneti koumlr alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja fa2= 40 Hz a kimeneti koumlr alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja
Feladatok
a) Keacutesziacutetse el az erősiacutető bemeneteacutehez tartozoacute helyettesiacutető aacuteramkoumlrt eacutes az alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a bemeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesaacutet
Cbe=
b) Keacutesziacutetse el az erősiacutető kimeneteacutehez tartozoacute helyettesiacutető aacuteramkoumlrt eacutes az alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a kimeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesaacutet
Cki=
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
30
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
31
MEGOLDAacuteSOK
1 feladat
a) A munkaponti egyenaacuteramok eacutes egyenfeszuumlltseacutegek feltuumlnteteacutese a kapcsolaacutesi rajzon
21 aacutebra
b) A munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok szaacutemszerűsiacutetett meghataacuterozaacutesa
Az ellenaacutellaacutesok kiszaacutemiacutetaacutesaacutehoz a kapcsolaacutesi rajz segiacutetseacutegeacutevel az Ohm- eacutes a Kirchhoff-toumlrveacutenyek alkalmazaacutesaacuteval lehet eljutni
0CEUUUU00
EC RRT
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
32
V2U 00 ER U
E
V5V3V2V10UUUU 0CE00
EC RTR
Ω200mA25
V5
I
UR
0CC
0 CR
μA125200
mA25
B
II 0C
0B
mA12552μA251mA52III 0B0C0E
Ω80mA12525
V2
I
UR
0E
0EE
V47V2V60V10UUUUUU 000R EBETBTB
Ω60μA125
V47
I
UR
0
R B
BB
2 feladat
a) Az erősiacutető fokozat helyettesiacutető keacutepe
22 aacutebra
b) A feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes terheleacutes neacutelkuumll eacutes terheleacutessel
099k 633mS 52 k 4mS 5020
1mS 52
uA
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
33
dBAa uu 1719099lg 20lg 20
697k 083mS 52 k 20k 4mS 5020
1mS 52
utA
dBAa uut 7217697lg 20lg 20
c) Az erősiacutető bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesa a helyettesiacutető keacutep alapjaacuten
M 1 Gbe Rr
k 633k 4mS 0025
1=
1
22D
ski R
yr
d) A terhelt erősiacutető kimeneti feszuumlltseacutege
mV 334 099mV4762= utbekit Auu
mV6247k 50M 1
M 1mV 50
gG
Ggbe RR
Ruu
3 feladat
a) Az erősiacutető bemeneti aacuteramkoumlre eacutes a bemeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesa
23 aacutebra
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
34
gbeC RrXbe
beaC Cf
Xbe
12
1
nFHzRrf
Cgbea
be 71510101102
1
2
146
1
a) Az erősiacutető kimeneti aacuteramkoumlre eacutes a kimeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesa
24 aacutebra
tkiC RrXki
kiaC Cf
Xki
22
1
nFHzRrf
Ctkia
ki 81651020104402
1
2
133
2
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
35
IRODALOMJEGYZEacuteK
FELHASZNAacuteLT IRODALOM Kovaacutecs Csongor Elektronikus aacuteramkoumlroumlk tankoumlnyv Generaacutel Press Kiadoacute 2005
Gergely Istvaacuten Elektrotechnika General Press Kiadoacute 2009
Zombori Beacutela Elektronika Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
Zombori Beacutela Elektronikai feladatgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2008
Koacuteroacutedi Daacutevid ndash Toacuteth S Roacutebert Villamossaacutegtani alapismeretek NSZFI Tankoumlnyvkiadoacute 2005
Horvaacuteth Ernő Elektronika feladatgyűjtemeacuteny I Terra Print Kiadoacute 1994
Szűcs Laacuteszloacuteneacute Elektronikai peacuteldataacuter Lexika Tankoumlnyvkiadoacute 1997
AJAacuteNLOTT IRODALOM U TietzendashCh Scenk Analoacuteg eacutes digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Műszaki Koumlnyvkiadoacute Budapest 1990
Mihaacutely Laacuteszloacute Elektronikai tesztgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
MUNKAANYAG
A(z) 0917-06 modul 038-as szakmai tankoumlnyvi tartalomeleme
felhasznaacutelhatoacute az alaacutebbi szakkeacutepesiacuteteacutesekhez
A szakkeacutepesiacuteteacutes OKJ azonosiacutetoacute szaacutema A szakkeacutepesiacuteteacutes megnevezeacutese
54 523 01 0000 00 00 Elektronikai technikus
A szakmai tankoumlnyvi tartalomelem feldolgozaacutesaacutehoz ajaacutenlott oacuteraszaacutem
10 oacutera
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
13
13 aacutebra Az erősiacutetők csoportosiacutetaacutesa
Az erősiacutetők legfontosabb jellemzői az alaacutebbi csoportokba sorolhatoacutek
- Erősiacuteteacutesek - Bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutes - Egyeacuteb erősiacutető jellemzők
1 Erősiacuteteacutesek
Az erősiacutető kapcsolaacutesoknaacutel eacutertelmezett erősiacuteteacutesek feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes aacuteramerősiacuteteacutes teljesiacutetmeacutenyerősiacuteteacutes Az erősiacuteteacutesek kifejezhetők viszonyszaacutemban eacutes logaritmikusan decibel-ben is Az alaacutebbi oumlsszefuumlggeacuteseket elsősorban a meacutereacuteses meghataacuterozaacutesokhoz alkalmazzaacutek
Feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes nagysaacutega a kimeneti eacutes a bemeneti feszuumlltseacuteg csuacutecseacuterteacutekeacutenek vagy effektiacutev eacuterteacutekeacutenek haacutenyadosa
effbe
effki
csuacutecsbe
csuacutecskiu U
U
U
UA
dBAa uu lg 20
Aacuteramerősiacuteteacutes nagysaacutega a kimeneti eacutes a bemeneti aacuteram csuacutecseacuterteacutekeacutenek vagy effektiacutev eacuterteacutekeacutenek haacutenyadosa
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
14
effbe
effki
csuacutecsbe
csuacutecskii I
I
I
IA
dBAa ii lg 20
Teljesiacutetmeacutenyerősiacuteteacutes nagysaacutega a kimeneti eacutes a bemeneti teljesiacutetmeacuteny csuacutecseacuterteacutekeacutenek vagy effektiacutev eacuterteacutekeacutenek haacutenyadosa
iueffbe
effki
csuacutecsbe
csuacutecskip AA
P
P
P
PA
dBAa pp lg 10
Szinuszos vezeacuterleacutes eseteacuten a csuacutecseacuterteacutek eacutes az effektiacutev eacuterteacutek koumlzoumltti kapcsolat
2
csuacutecseacuterteacutekeacuterteacutekeffektiacutev
Fontos az erősiacuteteacutesek a valoacutesaacutegban preciacutezen csak komplex szaacutemokkal eacutertelmezhetők mert bemeneti eacutes kimeneti jelei ritkaacuten azonos faacutezisuacuteak A fenti oumlsszefuumlggeacutesek a faacutezisszoumlget nem veszik figyelembe
2 Bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutes
Az erősiacutetők bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesait az Ohm toumlrveacuteny alkalmazaacutesaacuteval iacuterhatjuk fel Az oumlsszefuumlggeacutesekben a csuacutecseacuterteacutekekkel vagy az effektiacutev eacuterteacutekekkel szaacutemolunk Az alaacutebbi keacutepleteket elsősorban a meacutereacuteses meghataacuterozaacutesnaacutel alkalmazzaacutek
Bemeneti ellenaacutellaacutes nagysaacutegaacutet az erősiacutető bemeneti feszuumlltseacutegeacutenek (Ube) eacutes bemeneti aacuteramaacutenak (Ibe) haacutenyadosa hataacuterozza meg
effbe
effbe
csuacutecsbe
csuacutecsbebe I
U
I
Ur
Kimeneti ellenaacutellaacutes nagysaacutegaacutet az erősiacutető terheleacutes neacutelkuumlli uumlresjaacuterati kimeneti feszuumlltseacutegeacutenek (Ukiuuml) eacutes kimeneti roumlvidzaacuteraacutesi aacuteramaacutenak (Ikir) haacutenyadosa hataacuterozza meg
effrki
effuumlki
csuacutecsrki
csuacutecsuumlkiki I
U
I
Ur
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
15
14 aacutebra Az erősiacutető feleacutepiacuteteacutese a bemenet eacutes a kimenet szempontjaacuteboacutel
A 14 aacutebraacuten megfigyelhető hogy az erősiacutető bemeneti reacuteszeacutet a bemeneti ellenaacutellaacutes keacutepviseli amely terheli a vezeacuterlő generaacutetort Az erősiacutető kimeneti oldala generaacutetorkeacutent foghatoacute fel amelyet a terhelő ellenaacutellaacutes terhel
Elmeacuteleti meacuteretezeacutesekneacutel a pontos oumlsszefuumlggeacuteseket az erősiacutető teljes helyettesiacutető keacutepe alapjaacuten lehet feliacuterni
3 Egyeacuteb erősiacutető jellemzők
Az erősiacutetők gyakorlati alkalmazaacutesa egyeacuteb jellemzők ismereteacutet is megkoumlveteli Ezek koumlzuumll a legfontosabbak a koumlvetkezők frekvenciamenet hataacuterfrekvenciaacutek saacutevszeacutelesseacuteg zajteacutenyező torziacutetaacutesi teacutenyezők
Frekvenciamenet az erősiacutető frekvencia-aacutetviteleacutere jellemző diagram amely a feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes frekvenciafuumlggeacuteseacutet szemleacutelteti
Hataacuterfrekvenciaacutek (fa ff) azon keacutet frekvencia amelyekneacutel az erősiacutető feszuumlltseacutegerősiacuteteacutese a koumlzepes frekvenciaacuten (fk) meacutert erősiacuteteacutes 707 -a illetve az erősiacuteteacutes 3 dB-lel kisebb mint a koumlzepes frekvenciaacuten meacutert erősiacuteteacutes dB-ben A keacutet hataacuterfrekvencia fa alsoacute- ff felső hataacuterfrekvencia A műszaki gyakorlatban az erősiacutetők alsoacute hataacuterfrekvenciaacutejaacutet leginkaacutebb a laacutethatoacute csatoloacute kondenzaacutetorok kapacitaacutesai (Cbe Cki) okozzaacutek A 3 dB-es erősiacuteteacutescsoumlkkeneacutesből matematikailag az alaacutebbi oumlsszefuumlggeacutesek vezethetők le
gbeC RrXbe
gbea
be RrfC
2
1
tkiC RrXki
tkiaki Rrf
C
2
1
A felső hataacuterfrekvenciaacutet doumlntően a laacutethatatlan szoacutert- szereleacutesi- eacutes reacutetegkapacitaacutesok okozzaacutek
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
16
Saacutevszeacutelesseacuteg (B) az alsoacute- eacutes a felső hataacuterfrekvenciaacutek koumlzoumltti frekvenciatartomaacuteny
af ffB
A 15 aacutebra szemleacutelteti egy szeacutelessaacutevuacute erősiacutető frekvenciameneteacutet saacutevszeacutelesseacutegeacutet alsoacute- eacutes felső hataacuterfrekvenciaacutejaacutet
15 aacutebra Egy szeacutelessaacutevuacute erősiacutető frekvenciamenete
A 15 aacutebraacuten megfigyelhető egy gyakorlati szeacutelessaacutevuacute erősiacutető frekvenciafuumlggeacutese hataacuterfrekvenciaacutei koumlzepes frekvenciaacuteja eacutes saacutevszeacutelesseacutege
A műszaki gyakorlatban alkalmazott erősiacutetőkkel szemben elvaacuteraacutes hogy a műkoumldeacutesi tartomaacutenyban a bemeneti eacutes kimeneti jel alakja ne teacuterjen el egymaacutestoacutel A valoacutesaacutegban felleacutepő zajok zavarok torziacutetaacutesokat okoznak a felerősiacutetett jel alakjaacuteban
A tovaacutebbiakban megvizsgaacuteljuk a zajok eacutes torziacutetaacutesok erősiacutetőkre gyakorolt hataacutesait a zajok eacutes torziacutetaacutesok legfontosabb jellemzőit
Jel a hasznos informaacutecioacutet tartalmazoacute feszuumlltseacuteg vagy aacuteram meghataacuterozott időfuumlggveacuteny szerinti vaacuteltozaacutesa
Zaj zavaroacute jelek oumlsszesseacutege melynek időfuumlggveacutenye szabaacutelytalan s hasznos informaacutecioacutet nem tartalmaz
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
17
Az erősiacutetőkben keletkező zajokat doumlntő meacuterteacutekben a toumllteacuteshordozoacutek rendezetlen mozgaacutesa okozza Az ilyen zajok felleacutepnek az erősiacutető ohmos jellegű ellenaacutellaacutesaiban eacutes aktiacutev eszkoumlzeiben egyaraacutent Fajtaacutei
Termikus zaj a toumllteacuteshordozoacutek rendezetlen hőmozgaacutesa miatt felleacutepő zaj Eacuterteacutekeacutet aacutetlagos zajteljesiacutetmeacutenykeacutent zajfeszuumlltseacutegkeacutent vagy zajaacuteramkeacutent adjaacutek meg
Soumlreacutetzaj feacutelvezetőkben a toumllteacuteshordozoacutek PN aacutetmeneten toumlrteacutenő aacutethaladaacutesaacutenaacutel keletkezik Kisfrekvenciaacuten főleg a Zener dioacutedaacuteknaacutel jelentős
Villoacutedzaacutesi zaj (flicker-zaj) aktiacutev eacutes passziacutev aacuteramkoumlri elemeken a gyaacutertaacutestechnoloacutegia koumlvetkezteacuteben felleacutepő zaj Kisfrekvenciaacuten leginkaacutebb a MOSFET-ekneacutel veszeacutelyes
Jelzaj viszony a jelteljesiacutetmeacuteny eacutes a zajteljesiacutetmeacuteny haacutenyadosa dB-ben kifejezve Az erősiacutető zajossaacutegaacutenak egyik szaacutemszerű jellemzője (Angol roumlvidiacuteteacutessel SNR vagy SN rarr Signal to Noise Ratio)
dBlg10
dB
zaj
jel
zaj
jel
P
P
P
P
A keacutepletben Pjel rarr jelteljesiacutetmeacuteny Pzaj rarr zajteljesiacutetmeacuteny
Zajteacutenyező az erősiacutető bemeneteacutere eacutes kimeneteacutere vonatkoztatott jelzaj viszonyok haacutenyadosa dB-ben kifejezve
dB1
lg10lg10e
dB
bzaj
kizaj
p
kizaj
kijel
bezaj
bejel
P
P
A
P
P
P
P
F
A keacutepletben AP rarr az erősiacutető teljesiacutetmeacutenyerősiacuteteacutese
Zajszint a hangossaacuteg eacuterzeacutekeleacuteseacutehez tartozoacute jellemző amely a meacutert zajteljesiacutetmeacuteny eacutes a hallaacuteskuumlszoumlb hangintenzitaacutesaacutehoz tartozoacute zajteljesiacutetmeacuteny haacutenyadosa dB-ben kifejezve
dBlg100
dB
zaj
zaj
P
Pd
A keacutepletben viszonyiacutetaacutesi alapkeacutent a Pzaj0 rarr a hallaacuteskuumlszoumlb hangintenzitaacutesaacutehoz (1 kHz-neacutel 10-12 Wm2) tartozoacute zajteljesiacutetmeacuteny szerepel
Eacuterdekesseacuteg a zajszint emberi szervezetre gyakorolt hataacutesa a hangossaacuteg fuumlggveacutenyeacuteben a koumlvetkező
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
18
- 30 dB zajszint rarr pszicheacutes - 65 dB zajszint rarr vegetatiacutev - 90 dB zajszint rarr halloacuteszervi - 120 dB zajszint rarr faacutejdalomkuumlszoumlb - 120 -130 dB zajszint rarr maradandoacute hallaacuteskaacuterosodaacutes - 160 dB zajszint rarr dobhaacutertyarepedeacutes - 175 dB zajszint rarr halaacutelos koumlvetkezmeacutenyű
Torziacutetaacutes erősiacutetőkben felleacutepő jelenseacuteg melynek hataacutesaacutera a vezeacuterlő analoacuteg jel időfuumlggveacutenyeacutenek tulajdonsaacutegai a kimenetre eacuterve nem kiacutevaacutent moacutedon megvaacuteltoznak Maacuteskeacutent fogalmazva a jel spektrumaacuteban talaacutelhatoacute kuumlloumlnboumlző frekvenciaacutejuacute oumlsszetevők erősiacuteteacuteskor moacutedosulnak A torzulaacutesok meacuterteacutekeacutet a vezeacuterlő analoacuteg jel frekvenciaacuteja eacutes amplituacutedoacuteja befolyaacutesolja
Lineaacuteris torziacutetaacutesok az erősiacutető a kuumlloumlnboumlző frekvenciaacutejuacute jeleket nem egyforma meacuterteacutekben erősiacuteti (frekvenciatorziacutetaacutes) illetve moacutedosiacutetja a jel komponenseinek egymaacuteshoz viszonyiacutetott faacutezishelyzeteacutet (faacutezistorziacutetaacutes) A lineaacuteris torziacutetaacutesokat az erősiacutető frekvenciafuumlggő lineaacuteris karakterisztikaacutejuacute elemei (L C) okozzaacutek
Nemlineaacuteris torziacutetaacutesok az erősiacutető a kuumlloumlnboumlző amplituacutedoacutejuacute jeleket nem egyforma meacuterteacutekben erősiacuteti Az erősiacutető kimeneteacuten nem kiacutevaacutenatos jeloumlsszetevők jelennek meg Harmonikus torziacutetaacutes a kimeneten megjelenő jeloumlsszetevők frekvenciaacutei a bemeneti jeloumlsszetevők frekvenciaacutejaacutenak (alapharmonikus) egeacutesz szaacutemuacute toumlbbszoumlroumlsei (felharmonikusok) Modulaacutecioacutes torziacutetaacutes a kimeneten megjelenő jeloumlsszetevők frekvenciaacutei a bemeneti jeloumlsszetevők frekvenciaacuteinak oumlsszegei eacutes kuumlloumlnbseacutegei A nemlineaacuteris torziacutetaacutesokat az erősiacutető nemlineaacuteris karakterisztikaacutejuacute elemei (feacutelvezető eszkoumlzoumlk) okozzaacutek
Harmonikus torziacutetaacutesi teacutenyező az oumlsszegzett felharmonikusok effektiacutev eacuterteacutekeacutenek eacutes a teljes jel effektiacutev eacuterteacutekeacutenek az araacutenya -ban kifejezve
223
22
21
223
22
n
nh
UUUU
UUUk
U1rarr az alapharmonikus jel feszuumlltseacutegeacutenek effektiacutev eacuterteacuteke
U2 U3hellipUn rarr a felharmonikus jelek feszuumlltseacutegeinek effektiacutev eacuterteacuteke
4 Erősiacutetők meacuteretezeacutese
Az erősiacutető fokozatok meacuteretezeacutese a műszaki gyakorlatban leegyszerűsiacutetve 3 fő leacutepeacutesből aacutell A meacuteretezeacutes leacutepeacutesei
1 leacutepeacutes az aacuteramkoumlr feleacutepiacuteteacuteseacutenek megtervezeacutese az aacuteramkoumlr megrajzolaacutesa
2 leacutepeacutes munkapont beaacutelliacutetaacutes
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
19
3 leacutepeacutes vaacuteltakozoacute aacuteramuacute erősiacutető parameacuteterek meghataacuterozaacutesa
Az eddig taacutergyaltak alapjaacuten tegyuumlnk kiacuteseacuterletet egy kivaacutelasztott erősiacutető alapkapcsolaacutes meacuteretezeacuteseacutere
MEacuteRETEZEacuteSI FELADAT
Veacutegezzuumlk el a 16 aacutebraacuten laacutethatoacute source kapcsolaacutesuacute unipolaacuteris tranzisztoros erősiacutető meacuteretezeacuteseacutet
Munkaponti adatok UGS0 = -2 V UDS0 = 8 V ID0 = 14 mA jFET parameacuteterek y21 = 10 mS y22 = 25 microS Egyeacuteb adatok UT = 24 V RG = 200 kΩ Rt = 15 kΩ ug = 25 mV Rg = 25 kΩ Feladatok a) Hataacuterozzuk meg RS eacutes RD eacuterteacutekeacutet b) Hataacuterozzuk meg a fokozat bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesaacutet c) Hataacuterozzuk meg a terhelt erősiacutető feszuumlltseacutegerősiacuteteacuteseacutet d) Hataacuterozzuk meg a terhelt erősiacutető kimeneti feszuumlltseacutegeacutet e) Hataacuterozzuk meg Cki eacuterteacutekeacutet uacutegy hogy a kapcsolaacutes alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja fa =15 Hz legyen (A toumlbbi kapacitaacutes nem szoacutel bele az aacutetvitelbe)
16 aacutebra Source kapcsolaacutesuacute unipolaacuteris tranzisztoros erősiacutető
Megoldaacutes
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
20
a) Az aacuteramkoumlroumln bejeloumllt egyenfeszuumlltseacutegek eacutes egyenaacuteramok figyelembeveacuteteleacutevel az oumlsszefuumlggeacutesek feliacuteraacutesaacutehoz az elektrotechnika Ohm- eacutes Kirchhoff toumlrveacutenyeit alkalmazzuk (A kapcsolaacutes bemeneteacuten az IG gate aacuteram elhanyagolhatoacute)
SRGS UU 0
kI
UR
D
GSS 431
mA 41
V 2
0
0
kV
I
UUUR
D
RDSTD
S 10mA 41
2V 8V 24
0
0
b) Az erősiacutető bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesaacutet a kapcsolaacutes y parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacuteből lehet legegyszerűbben meghataacuterozni A helyettesiacutető keacutep a 17 aacutebraacuten laacutethatoacute
17 aacutebra A source kapcsolaacutesuacute erősiacutető y parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
Ha a bemenet felől illetve a kimenet felől betekintuumlnk a helyettesiacutető neacutegypoacutelusba koumlnnyedeacuten feliacuterhatjuk a bemeneti eacutes a kimeneti ellenaacutellaacutes oumlsszefuumlggeacuteseacutet majd behelyettesiacuteteacutes utaacuten meghataacuterozhatjuk az eacuterteacutekeket
kRr Gbe 200
kS
ky
Rr Dki 825
110
1
22
c) A feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes meghataacuterozaacutesaacutehoz egy roumlvid levezeteacutes utaacuten eljuthatunk
be
kiut u
uA
tD
sbeski RR
yuyu
2221
1
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
21
152)158(10)(21 kkmSRRyA tkiut
A veacutegeredmeacutenyből laacutethatoacute hogy az erősiacutető faacutezist fordiacutet
d) A kimeneti feszuumlltseacuteg meghataacuterozaacutesaacutehoz előszoumlr fel kell iacuterni a vezeacuterlő generaacutetorboacutel az erősiacutető bemeneteacutere jutoacute vaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteget majd a feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes segiacutetseacutegeacutevel kimeneti feszuumlltseacuteggeacute alakiacutetva hataacuterozhatjuk meg a pontos eacuterteacuteket
mVRR
Ruu
gG
Ggbe 2222
k 25k 002
k 002mV 25
VmVuAu beutkit 1612222152
e) A megadott parameacuteterek szerint az erősiacutető alsoacute hataacuterfrekvenciaacutejaacutet csak a Cki kimeneti kapacitaacutes okozza Az erősiacutető helyettesiacutető keacutepeacutenek kimeneti koumlreacuteben (ld 18 aacutebra) a hataacuterfrekvencia definiacutecioacutejaacuteboacutel adoacutedoacute egyenlőseacutegből a hataacuterfrekvencia kiszaacutemiacutetaacutesaacutehoz juthatunk
18 aacutebra Az erősiacutető kimeneti koumlreacutenek kisfrekvenciaacutes helyettesiacutető keacutepe
A feszuumlltseacutegosztaacutes toumlrveacutenyeacutet alkalmazva levezeteacutessel bizonyiacutethatoacute hogy a hataacuterfrekvenciaacuten bekoumlvetkező 3 dB-es erősiacuteteacutes szintcsoumlkkeneacutesneacutel a csatoloacute kondenzaacutetor reaktanciaacuteja eacuterteacutekre megegyezik a koumlruumlloumltte elhelyezkedő ellenaacutellaacutesok eredőjeacutevel
tkitDC RrRRy
Xki
22
1
kiaC Cf
Xki
2
1
nFHzRrf
Ctkia
ki 46210511080152
1
2
144
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
22
Oumlsszefoglalaacutes
Az esetfelveteacutes kapcsaacuten kideruumllt hogy leendő munkahelye a koumlzeljoumlvőben uacutej szakmai profilra fog aacutetaacutellni Az uacutej feladatok koumlzoumltt gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők tervezeacutese eacutes meacuteretezeacutese szerepel A munkaacuteba aacutellaacutes előtt egy speciaacutelis szakmai tanfolyamon vesz reacuteszt melynek beleacutepeacutesi felteacutetele a bipolaacuteris eacutes unipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett erősiacutetőfokozatok munkapontbeaacutelliacutetaacutesi megoldaacutesainak vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőinek az ismerete Jelen tananyagreacutesztől segiacutetseacuteget kaphatott a meacuteretezeacutesi alapok elsajaacutetiacutetaacutesaacutehoz felfrissiacuteteacuteseacutehez
Az informaacutecioacutefrissiacuteteacutes roumlvid bevezetővel kezdődoumltt melyben taacutejeacutekozoacutedhatott a szakmai informaacutecioacutetartalomra vonatkozoacute tudnivaloacutekroacutel
A gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők meacuteretezeacuteseacutehez szilaacuterd alapokat nyuacutejtott az erősiacutetők feleacutepiacuteteacuteseacutenek belső kapcsolatrendszereacutenek a megismereacutese Ehhez meg kellett vizsgaacutelni az elviekben leacutetező sztatikus műkoumldeacutesi uumlzemmoacutedot ahonnan egyenes uacutet vezetett az elektronikai gyakorlat dinamikus uumlzemmoacutedjaacutenak a tisztaacutezaacutesaacutehoz
Egy erősiacutető fokozat műkoumldteteacutese előtt biztosiacutetani kellett a munkapont beaacutelliacutetaacutest amely leacutenyegeacuteben az erősiacutető egyenaacuteramuacute meacuteretezeacuteseacutet jelentette Tisztaacutezoacutedtak a kuumlloumlnboumlző osztaacutelyokba sorolt munkapontbeaacutelliacutetaacutesi megoldaacutesok előnyei eacutes haacutetraacutenyai Kapcsolaacutesi rajzok bizonyiacutetottaacutek hogy a munkapontbeaacutelliacutetaacutes megvaloacutesiacutethatoacute egy taacutepegyseacuteg eacutes az aktiacutev elemhez csatlakozoacute kuumlloumlnboumlző eacuterteacutekű ellenaacutellaacutesok beiktataacutesaacuteval
Az aktiacutev elemelemek eacutes a kapcsoloacutedoacute ellenaacutellaacutesok meghataacuteroztaacutek az erősiacutetők vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőit Kuumlloumln kategoacuteriaacuteba keruumlltek az erősiacuteteacutes fajtaacutek a be- eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesok eacutes az erősiacutető egyeacuteb jellemzői Egy erősiacutető fokozat frekvencia-aacutetviteleacutenek taacutergyalaacutesaacutenaacutel tisztaacutezoacutedott hogy csatoloacute- hidegiacutető- szereleacutesi- szoacutert- eacutes reacuteteg-kapacitaacutesok is befolyaacutesoljaacutek a műkoumldeacutest
Az erősiacutetők meacuteretezeacutese alapvetően munkapont beaacutelliacutetaacutest eacutes vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzők meghataacuterozaacutesaacutet jelentette A meacuteretezeacutest megkoumlnnyiacutetette az aktiacutev elem illetve a teljes erősiacutető neacutegypoacutelusos helyettesiacutető keacutepeacutenek a felrajzolaacutesa Mindezt kuumlloumln-kuumlloumln meg kellett vizsgaacutelni a bipolaacuteris eacutes az unipolaacuteris tranzisztorral feleacutepiacutetett erősiacutetőkneacutel Egy oumlsszefoglaloacute taacuteblaacutezatboacutel kideruumllt hogy a műszaki gyakorlatban igen sokfeacutele erősiacutető elnevezeacutessel talaacutelkozhatunk A meacuteretezeacutes gyakorlati megvaloacutesiacutetaacutesaacutet mintafeladatok eacutes meacutertezeacutesi feladat zaacuterta
A meacuteretezeacutes leacutepeacuteseinek elmeacuteleti tisztaacutezaacutesa majd veacutegrehajtaacutesa utaacuten elegendő informaacutecioacute gyűlhetett oumlssze az erősiacutető aacuteramkoumlroumlk megtervezeacuteseacutehez oumlsszeaacutelliacutetaacutesaacutehoz eacutes a gyakorlati alkalmazaacutesaihoz
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
23
TANULAacuteSIRAacuteNYIacuteTOacute
Az elektronikai aacuteramkoumlroumlk alapjait taacutergyaloacute teacutemakoumlrhoumlz tartozoacute ismeretek alkalmazaacutesaacutehoz az iacuterott szakmai szoumlveg megeacuterteacutese a kuumlloumlnboumlző keacuteszseacutegek fejleszteacutese szuumlkseacuteges
Az elsajaacutetiacutetott informaacutecioacutek gyakorlati alkalmazaacutesaacutehoz elengedhetetlen a gyakorlatias feladateacutertelmezeacutes moacutedszer kompetencia fejleszteacutese
A szakmai szoumlveg alapos tanulmaacutenyozaacutesa eacutes feldolgozaacutesa utaacuten ceacutelszerű az alaacutebbi gyakorloacute feladatok megoldaacutesa
1 feladat Egyszerű kapcsolaacutesi rajzok elkeacutesziacuteteacuteseacutevel mutassa be az erősiacutetők sztatikus eacutes dinamikus uumlzemmoacutedja koumlzoumltti kuumlloumlnbseacutegeket
2 feladat Rajzolja fel egy teacutervezeacuterleacutesű tranzisztor transzfer karakterisztikaacutejaacutet s jeloumlljoumln meg rajta egy M1 eacutes M2 munkapontot Az M1 munkapont a lineaacuteris az M2 munkapont a nemlineaacuteris műkoumldeacutesi tartomaacutenyban helyezkedjeacutek el
3 feladat Keacutesziacutetse el egy koumlzoumls emitteres erősiacutetőfokozat kapcsolaacutesi rajzaacutet eacutes hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet Az aacuteramkoumlrhoumlz alkalmazzon 4 db ellenaacutellaacutest 3 db kondenzaacutetort 1 db taacutepegyseacuteget vezeacuterlő generaacutetort eacutes terhelő ellenaacutellaacutest
4 feladat Keacutesziacutetse el egy source kapcsolaacutesuacute JFET-es erősiacutetőfokozat kapcsolaacutesi rajzaacutet eacutes admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet Az aacuteramkoumlrhoumlz alkalmazzon 3 db ellenaacutellaacutest 3 db kondenzaacutetort 1 db taacutepegyseacuteget vezeacuterlő generaacutetort eacutes terhelő ellenaacutellaacutest
5 feladat A 3 eacutes 4 feladathoz elkeacutesziacutetett kapcsolaacutesi rajzokon tuumlntesse fel az aktiacutev elemhez tartozoacute munkaponti feszuumlltseacutegeket eacutes aacuteramokat Iacuterja fel a munkaponti adatok kiszaacutemiacutetaacutesaacutera szolgaacuteloacute matematikai oumlsszefuumlggeacuteseket
6 feladat Iacuterja le az alaacutebbi elektronikai alapfogalmak jelenteacuteseacutet
- B osztaacutelyuacute munkapontbeaacutelliacutetaacutes - hibrid parameacuteteres egyenletrendszer - erősiacutető frekvenciamenete
7 feladat Sorolja fel az erősiacutető fokozatok vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőit Iacuterja fel a jellemzőkhoumlz tartozoacute matematikai oumlsszefuumlggeacuteseket
8 feladat Hataacuterozza meg dB-ben az alaacutebbi viszonyszaacutemban megadott erősiacuteteacutes eacuterteacutekeket
- Au = -150 - Ai = 365 - AP = 1450
9 feladat Hataacuterozza meg viszonyszaacutemban az alaacutebbi dB-ben megadott erősiacuteteacutes eacuterteacutekeket
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
24
- Au = 45 dB - Ai = 32 dB - AP = 70 dB
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
25
OumlNELLENŐRZŐ FELADATOK
1 feladat
Szaacutemiacutetaacutessal hataacuterozza meg az alaacutebbi koumlzoumls emitteres baacutezisaacuteram taacuteplaacutelaacutesuacute erősiacutető munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesait
19 aacutebra
Adatok
UT = 10 V IC0 = 25 mA UE0 = 2 V UCE0 = 3V B = 200 UBE0 = 06 V
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
26
Feladatok
a) Jeloumllje be a kapcsolaacutesi rajzon a munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok meghataacuterozaacutesaacutehoz szuumlkseacuteges egyenaacuteramokat eacutes egyenfeszuumlltseacutegeket
b) Hataacuterozza meg a munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok (RC RE RB) szaacutemszerű eacuterteacutekeacutet
RC =
RE =
RB=
2 feladat
Meacuteretezze az alaacutebbi Source kapcsolaacutesuacute erősiacutető fokozatot
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
27
20 aacutebra
Adatok
UT = 12 V Rt = 20 k RG = 1 M RD = 4 k y21s = 25 mS y22s = 25 S Ug = 50 mV Rg = 50 k
Feladatok
a) Keacutesziacutetse el a meacuteretezeacutes előtt aacutelloacute aacuteramkoumlr admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
28
b) Hataacuterozza meg dB-ben az erősiacutető feszuumlltseacutegerősiacuteteacuteseacutet terhelő ellenaacutellaacutes neacutelkuumll eacutes terheleacutessel
Au=
au=
Aut=
aut=
c) Szaacutemiacutetsa ki az erősiacutető fokozat bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesaacutet
Rbe=
Rki=
d) Hataacuterozza meg a terhelt erősiacutető fokozat kimeneteacuten megjelenő feszuumlltseacuteg eacuterteacutekeacutet
Ukit=
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
29
3 feladat
Meacuteretezze egy RC csatolaacutesuacute erősiacutető alapkapcsolaacutes csatoloacute kondenzaacutetorait
Adatok
rbe= 1 M bemeneti ellenaacutellaacutes rki= 4 k kimeneti ellenaacutellaacutes Rg= 10 k vezeacuterlő generaacutetor belső ellenaacutellaacutesa Rt= 20 k terhelő ellenaacutellaacutes fa1= 10Hz a bemeneti koumlr alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja fa2= 40 Hz a kimeneti koumlr alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja
Feladatok
a) Keacutesziacutetse el az erősiacutető bemeneteacutehez tartozoacute helyettesiacutető aacuteramkoumlrt eacutes az alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a bemeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesaacutet
Cbe=
b) Keacutesziacutetse el az erősiacutető kimeneteacutehez tartozoacute helyettesiacutető aacuteramkoumlrt eacutes az alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a kimeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesaacutet
Cki=
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
30
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
31
MEGOLDAacuteSOK
1 feladat
a) A munkaponti egyenaacuteramok eacutes egyenfeszuumlltseacutegek feltuumlnteteacutese a kapcsolaacutesi rajzon
21 aacutebra
b) A munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok szaacutemszerűsiacutetett meghataacuterozaacutesa
Az ellenaacutellaacutesok kiszaacutemiacutetaacutesaacutehoz a kapcsolaacutesi rajz segiacutetseacutegeacutevel az Ohm- eacutes a Kirchhoff-toumlrveacutenyek alkalmazaacutesaacuteval lehet eljutni
0CEUUUU00
EC RRT
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
32
V2U 00 ER U
E
V5V3V2V10UUUU 0CE00
EC RTR
Ω200mA25
V5
I
UR
0CC
0 CR
μA125200
mA25
B
II 0C
0B
mA12552μA251mA52III 0B0C0E
Ω80mA12525
V2
I
UR
0E
0EE
V47V2V60V10UUUUUU 000R EBETBTB
Ω60μA125
V47
I
UR
0
R B
BB
2 feladat
a) Az erősiacutető fokozat helyettesiacutető keacutepe
22 aacutebra
b) A feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes terheleacutes neacutelkuumll eacutes terheleacutessel
099k 633mS 52 k 4mS 5020
1mS 52
uA
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
33
dBAa uu 1719099lg 20lg 20
697k 083mS 52 k 20k 4mS 5020
1mS 52
utA
dBAa uut 7217697lg 20lg 20
c) Az erősiacutető bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesa a helyettesiacutető keacutep alapjaacuten
M 1 Gbe Rr
k 633k 4mS 0025
1=
1
22D
ski R
yr
d) A terhelt erősiacutető kimeneti feszuumlltseacutege
mV 334 099mV4762= utbekit Auu
mV6247k 50M 1
M 1mV 50
gG
Ggbe RR
Ruu
3 feladat
a) Az erősiacutető bemeneti aacuteramkoumlre eacutes a bemeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesa
23 aacutebra
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
34
gbeC RrXbe
beaC Cf
Xbe
12
1
nFHzRrf
Cgbea
be 71510101102
1
2
146
1
a) Az erősiacutető kimeneti aacuteramkoumlre eacutes a kimeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesa
24 aacutebra
tkiC RrXki
kiaC Cf
Xki
22
1
nFHzRrf
Ctkia
ki 81651020104402
1
2
133
2
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
35
IRODALOMJEGYZEacuteK
FELHASZNAacuteLT IRODALOM Kovaacutecs Csongor Elektronikus aacuteramkoumlroumlk tankoumlnyv Generaacutel Press Kiadoacute 2005
Gergely Istvaacuten Elektrotechnika General Press Kiadoacute 2009
Zombori Beacutela Elektronika Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
Zombori Beacutela Elektronikai feladatgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2008
Koacuteroacutedi Daacutevid ndash Toacuteth S Roacutebert Villamossaacutegtani alapismeretek NSZFI Tankoumlnyvkiadoacute 2005
Horvaacuteth Ernő Elektronika feladatgyűjtemeacuteny I Terra Print Kiadoacute 1994
Szűcs Laacuteszloacuteneacute Elektronikai peacuteldataacuter Lexika Tankoumlnyvkiadoacute 1997
AJAacuteNLOTT IRODALOM U TietzendashCh Scenk Analoacuteg eacutes digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Műszaki Koumlnyvkiadoacute Budapest 1990
Mihaacutely Laacuteszloacute Elektronikai tesztgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
MUNKAANYAG
A(z) 0917-06 modul 038-as szakmai tankoumlnyvi tartalomeleme
felhasznaacutelhatoacute az alaacutebbi szakkeacutepesiacuteteacutesekhez
A szakkeacutepesiacuteteacutes OKJ azonosiacutetoacute szaacutema A szakkeacutepesiacuteteacutes megnevezeacutese
54 523 01 0000 00 00 Elektronikai technikus
A szakmai tankoumlnyvi tartalomelem feldolgozaacutesaacutehoz ajaacutenlott oacuteraszaacutem
10 oacutera
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
14
effbe
effki
csuacutecsbe
csuacutecskii I
I
I
IA
dBAa ii lg 20
Teljesiacutetmeacutenyerősiacuteteacutes nagysaacutega a kimeneti eacutes a bemeneti teljesiacutetmeacuteny csuacutecseacuterteacutekeacutenek vagy effektiacutev eacuterteacutekeacutenek haacutenyadosa
iueffbe
effki
csuacutecsbe
csuacutecskip AA
P
P
P
PA
dBAa pp lg 10
Szinuszos vezeacuterleacutes eseteacuten a csuacutecseacuterteacutek eacutes az effektiacutev eacuterteacutek koumlzoumltti kapcsolat
2
csuacutecseacuterteacutekeacuterteacutekeffektiacutev
Fontos az erősiacuteteacutesek a valoacutesaacutegban preciacutezen csak komplex szaacutemokkal eacutertelmezhetők mert bemeneti eacutes kimeneti jelei ritkaacuten azonos faacutezisuacuteak A fenti oumlsszefuumlggeacutesek a faacutezisszoumlget nem veszik figyelembe
2 Bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutes
Az erősiacutetők bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesait az Ohm toumlrveacuteny alkalmazaacutesaacuteval iacuterhatjuk fel Az oumlsszefuumlggeacutesekben a csuacutecseacuterteacutekekkel vagy az effektiacutev eacuterteacutekekkel szaacutemolunk Az alaacutebbi keacutepleteket elsősorban a meacutereacuteses meghataacuterozaacutesnaacutel alkalmazzaacutek
Bemeneti ellenaacutellaacutes nagysaacutegaacutet az erősiacutető bemeneti feszuumlltseacutegeacutenek (Ube) eacutes bemeneti aacuteramaacutenak (Ibe) haacutenyadosa hataacuterozza meg
effbe
effbe
csuacutecsbe
csuacutecsbebe I
U
I
Ur
Kimeneti ellenaacutellaacutes nagysaacutegaacutet az erősiacutető terheleacutes neacutelkuumlli uumlresjaacuterati kimeneti feszuumlltseacutegeacutenek (Ukiuuml) eacutes kimeneti roumlvidzaacuteraacutesi aacuteramaacutenak (Ikir) haacutenyadosa hataacuterozza meg
effrki
effuumlki
csuacutecsrki
csuacutecsuumlkiki I
U
I
Ur
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
15
14 aacutebra Az erősiacutető feleacutepiacuteteacutese a bemenet eacutes a kimenet szempontjaacuteboacutel
A 14 aacutebraacuten megfigyelhető hogy az erősiacutető bemeneti reacuteszeacutet a bemeneti ellenaacutellaacutes keacutepviseli amely terheli a vezeacuterlő generaacutetort Az erősiacutető kimeneti oldala generaacutetorkeacutent foghatoacute fel amelyet a terhelő ellenaacutellaacutes terhel
Elmeacuteleti meacuteretezeacutesekneacutel a pontos oumlsszefuumlggeacuteseket az erősiacutető teljes helyettesiacutető keacutepe alapjaacuten lehet feliacuterni
3 Egyeacuteb erősiacutető jellemzők
Az erősiacutetők gyakorlati alkalmazaacutesa egyeacuteb jellemzők ismereteacutet is megkoumlveteli Ezek koumlzuumll a legfontosabbak a koumlvetkezők frekvenciamenet hataacuterfrekvenciaacutek saacutevszeacutelesseacuteg zajteacutenyező torziacutetaacutesi teacutenyezők
Frekvenciamenet az erősiacutető frekvencia-aacutetviteleacutere jellemző diagram amely a feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes frekvenciafuumlggeacuteseacutet szemleacutelteti
Hataacuterfrekvenciaacutek (fa ff) azon keacutet frekvencia amelyekneacutel az erősiacutető feszuumlltseacutegerősiacuteteacutese a koumlzepes frekvenciaacuten (fk) meacutert erősiacuteteacutes 707 -a illetve az erősiacuteteacutes 3 dB-lel kisebb mint a koumlzepes frekvenciaacuten meacutert erősiacuteteacutes dB-ben A keacutet hataacuterfrekvencia fa alsoacute- ff felső hataacuterfrekvencia A műszaki gyakorlatban az erősiacutetők alsoacute hataacuterfrekvenciaacutejaacutet leginkaacutebb a laacutethatoacute csatoloacute kondenzaacutetorok kapacitaacutesai (Cbe Cki) okozzaacutek A 3 dB-es erősiacuteteacutescsoumlkkeneacutesből matematikailag az alaacutebbi oumlsszefuumlggeacutesek vezethetők le
gbeC RrXbe
gbea
be RrfC
2
1
tkiC RrXki
tkiaki Rrf
C
2
1
A felső hataacuterfrekvenciaacutet doumlntően a laacutethatatlan szoacutert- szereleacutesi- eacutes reacutetegkapacitaacutesok okozzaacutek
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
16
Saacutevszeacutelesseacuteg (B) az alsoacute- eacutes a felső hataacuterfrekvenciaacutek koumlzoumltti frekvenciatartomaacuteny
af ffB
A 15 aacutebra szemleacutelteti egy szeacutelessaacutevuacute erősiacutető frekvenciameneteacutet saacutevszeacutelesseacutegeacutet alsoacute- eacutes felső hataacuterfrekvenciaacutejaacutet
15 aacutebra Egy szeacutelessaacutevuacute erősiacutető frekvenciamenete
A 15 aacutebraacuten megfigyelhető egy gyakorlati szeacutelessaacutevuacute erősiacutető frekvenciafuumlggeacutese hataacuterfrekvenciaacutei koumlzepes frekvenciaacuteja eacutes saacutevszeacutelesseacutege
A műszaki gyakorlatban alkalmazott erősiacutetőkkel szemben elvaacuteraacutes hogy a műkoumldeacutesi tartomaacutenyban a bemeneti eacutes kimeneti jel alakja ne teacuterjen el egymaacutestoacutel A valoacutesaacutegban felleacutepő zajok zavarok torziacutetaacutesokat okoznak a felerősiacutetett jel alakjaacuteban
A tovaacutebbiakban megvizsgaacuteljuk a zajok eacutes torziacutetaacutesok erősiacutetőkre gyakorolt hataacutesait a zajok eacutes torziacutetaacutesok legfontosabb jellemzőit
Jel a hasznos informaacutecioacutet tartalmazoacute feszuumlltseacuteg vagy aacuteram meghataacuterozott időfuumlggveacuteny szerinti vaacuteltozaacutesa
Zaj zavaroacute jelek oumlsszesseacutege melynek időfuumlggveacutenye szabaacutelytalan s hasznos informaacutecioacutet nem tartalmaz
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
17
Az erősiacutetőkben keletkező zajokat doumlntő meacuterteacutekben a toumllteacuteshordozoacutek rendezetlen mozgaacutesa okozza Az ilyen zajok felleacutepnek az erősiacutető ohmos jellegű ellenaacutellaacutesaiban eacutes aktiacutev eszkoumlzeiben egyaraacutent Fajtaacutei
Termikus zaj a toumllteacuteshordozoacutek rendezetlen hőmozgaacutesa miatt felleacutepő zaj Eacuterteacutekeacutet aacutetlagos zajteljesiacutetmeacutenykeacutent zajfeszuumlltseacutegkeacutent vagy zajaacuteramkeacutent adjaacutek meg
Soumlreacutetzaj feacutelvezetőkben a toumllteacuteshordozoacutek PN aacutetmeneten toumlrteacutenő aacutethaladaacutesaacutenaacutel keletkezik Kisfrekvenciaacuten főleg a Zener dioacutedaacuteknaacutel jelentős
Villoacutedzaacutesi zaj (flicker-zaj) aktiacutev eacutes passziacutev aacuteramkoumlri elemeken a gyaacutertaacutestechnoloacutegia koumlvetkezteacuteben felleacutepő zaj Kisfrekvenciaacuten leginkaacutebb a MOSFET-ekneacutel veszeacutelyes
Jelzaj viszony a jelteljesiacutetmeacuteny eacutes a zajteljesiacutetmeacuteny haacutenyadosa dB-ben kifejezve Az erősiacutető zajossaacutegaacutenak egyik szaacutemszerű jellemzője (Angol roumlvidiacuteteacutessel SNR vagy SN rarr Signal to Noise Ratio)
dBlg10
dB
zaj
jel
zaj
jel
P
P
P
P
A keacutepletben Pjel rarr jelteljesiacutetmeacuteny Pzaj rarr zajteljesiacutetmeacuteny
Zajteacutenyező az erősiacutető bemeneteacutere eacutes kimeneteacutere vonatkoztatott jelzaj viszonyok haacutenyadosa dB-ben kifejezve
dB1
lg10lg10e
dB
bzaj
kizaj
p
kizaj
kijel
bezaj
bejel
P
P
A
P
P
P
P
F
A keacutepletben AP rarr az erősiacutető teljesiacutetmeacutenyerősiacuteteacutese
Zajszint a hangossaacuteg eacuterzeacutekeleacuteseacutehez tartozoacute jellemző amely a meacutert zajteljesiacutetmeacuteny eacutes a hallaacuteskuumlszoumlb hangintenzitaacutesaacutehoz tartozoacute zajteljesiacutetmeacuteny haacutenyadosa dB-ben kifejezve
dBlg100
dB
zaj
zaj
P
Pd
A keacutepletben viszonyiacutetaacutesi alapkeacutent a Pzaj0 rarr a hallaacuteskuumlszoumlb hangintenzitaacutesaacutehoz (1 kHz-neacutel 10-12 Wm2) tartozoacute zajteljesiacutetmeacuteny szerepel
Eacuterdekesseacuteg a zajszint emberi szervezetre gyakorolt hataacutesa a hangossaacuteg fuumlggveacutenyeacuteben a koumlvetkező
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
18
- 30 dB zajszint rarr pszicheacutes - 65 dB zajszint rarr vegetatiacutev - 90 dB zajszint rarr halloacuteszervi - 120 dB zajszint rarr faacutejdalomkuumlszoumlb - 120 -130 dB zajszint rarr maradandoacute hallaacuteskaacuterosodaacutes - 160 dB zajszint rarr dobhaacutertyarepedeacutes - 175 dB zajszint rarr halaacutelos koumlvetkezmeacutenyű
Torziacutetaacutes erősiacutetőkben felleacutepő jelenseacuteg melynek hataacutesaacutera a vezeacuterlő analoacuteg jel időfuumlggveacutenyeacutenek tulajdonsaacutegai a kimenetre eacuterve nem kiacutevaacutent moacutedon megvaacuteltoznak Maacuteskeacutent fogalmazva a jel spektrumaacuteban talaacutelhatoacute kuumlloumlnboumlző frekvenciaacutejuacute oumlsszetevők erősiacuteteacuteskor moacutedosulnak A torzulaacutesok meacuterteacutekeacutet a vezeacuterlő analoacuteg jel frekvenciaacuteja eacutes amplituacutedoacuteja befolyaacutesolja
Lineaacuteris torziacutetaacutesok az erősiacutető a kuumlloumlnboumlző frekvenciaacutejuacute jeleket nem egyforma meacuterteacutekben erősiacuteti (frekvenciatorziacutetaacutes) illetve moacutedosiacutetja a jel komponenseinek egymaacuteshoz viszonyiacutetott faacutezishelyzeteacutet (faacutezistorziacutetaacutes) A lineaacuteris torziacutetaacutesokat az erősiacutető frekvenciafuumlggő lineaacuteris karakterisztikaacutejuacute elemei (L C) okozzaacutek
Nemlineaacuteris torziacutetaacutesok az erősiacutető a kuumlloumlnboumlző amplituacutedoacutejuacute jeleket nem egyforma meacuterteacutekben erősiacuteti Az erősiacutető kimeneteacuten nem kiacutevaacutenatos jeloumlsszetevők jelennek meg Harmonikus torziacutetaacutes a kimeneten megjelenő jeloumlsszetevők frekvenciaacutei a bemeneti jeloumlsszetevők frekvenciaacutejaacutenak (alapharmonikus) egeacutesz szaacutemuacute toumlbbszoumlroumlsei (felharmonikusok) Modulaacutecioacutes torziacutetaacutes a kimeneten megjelenő jeloumlsszetevők frekvenciaacutei a bemeneti jeloumlsszetevők frekvenciaacuteinak oumlsszegei eacutes kuumlloumlnbseacutegei A nemlineaacuteris torziacutetaacutesokat az erősiacutető nemlineaacuteris karakterisztikaacutejuacute elemei (feacutelvezető eszkoumlzoumlk) okozzaacutek
Harmonikus torziacutetaacutesi teacutenyező az oumlsszegzett felharmonikusok effektiacutev eacuterteacutekeacutenek eacutes a teljes jel effektiacutev eacuterteacutekeacutenek az araacutenya -ban kifejezve
223
22
21
223
22
n
nh
UUUU
UUUk
U1rarr az alapharmonikus jel feszuumlltseacutegeacutenek effektiacutev eacuterteacuteke
U2 U3hellipUn rarr a felharmonikus jelek feszuumlltseacutegeinek effektiacutev eacuterteacuteke
4 Erősiacutetők meacuteretezeacutese
Az erősiacutető fokozatok meacuteretezeacutese a műszaki gyakorlatban leegyszerűsiacutetve 3 fő leacutepeacutesből aacutell A meacuteretezeacutes leacutepeacutesei
1 leacutepeacutes az aacuteramkoumlr feleacutepiacuteteacuteseacutenek megtervezeacutese az aacuteramkoumlr megrajzolaacutesa
2 leacutepeacutes munkapont beaacutelliacutetaacutes
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
19
3 leacutepeacutes vaacuteltakozoacute aacuteramuacute erősiacutető parameacuteterek meghataacuterozaacutesa
Az eddig taacutergyaltak alapjaacuten tegyuumlnk kiacuteseacuterletet egy kivaacutelasztott erősiacutető alapkapcsolaacutes meacuteretezeacuteseacutere
MEacuteRETEZEacuteSI FELADAT
Veacutegezzuumlk el a 16 aacutebraacuten laacutethatoacute source kapcsolaacutesuacute unipolaacuteris tranzisztoros erősiacutető meacuteretezeacuteseacutet
Munkaponti adatok UGS0 = -2 V UDS0 = 8 V ID0 = 14 mA jFET parameacuteterek y21 = 10 mS y22 = 25 microS Egyeacuteb adatok UT = 24 V RG = 200 kΩ Rt = 15 kΩ ug = 25 mV Rg = 25 kΩ Feladatok a) Hataacuterozzuk meg RS eacutes RD eacuterteacutekeacutet b) Hataacuterozzuk meg a fokozat bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesaacutet c) Hataacuterozzuk meg a terhelt erősiacutető feszuumlltseacutegerősiacuteteacuteseacutet d) Hataacuterozzuk meg a terhelt erősiacutető kimeneti feszuumlltseacutegeacutet e) Hataacuterozzuk meg Cki eacuterteacutekeacutet uacutegy hogy a kapcsolaacutes alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja fa =15 Hz legyen (A toumlbbi kapacitaacutes nem szoacutel bele az aacutetvitelbe)
16 aacutebra Source kapcsolaacutesuacute unipolaacuteris tranzisztoros erősiacutető
Megoldaacutes
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
20
a) Az aacuteramkoumlroumln bejeloumllt egyenfeszuumlltseacutegek eacutes egyenaacuteramok figyelembeveacuteteleacutevel az oumlsszefuumlggeacutesek feliacuteraacutesaacutehoz az elektrotechnika Ohm- eacutes Kirchhoff toumlrveacutenyeit alkalmazzuk (A kapcsolaacutes bemeneteacuten az IG gate aacuteram elhanyagolhatoacute)
SRGS UU 0
kI
UR
D
GSS 431
mA 41
V 2
0
0
kV
I
UUUR
D
RDSTD
S 10mA 41
2V 8V 24
0
0
b) Az erősiacutető bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesaacutet a kapcsolaacutes y parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacuteből lehet legegyszerűbben meghataacuterozni A helyettesiacutető keacutep a 17 aacutebraacuten laacutethatoacute
17 aacutebra A source kapcsolaacutesuacute erősiacutető y parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
Ha a bemenet felől illetve a kimenet felől betekintuumlnk a helyettesiacutető neacutegypoacutelusba koumlnnyedeacuten feliacuterhatjuk a bemeneti eacutes a kimeneti ellenaacutellaacutes oumlsszefuumlggeacuteseacutet majd behelyettesiacuteteacutes utaacuten meghataacuterozhatjuk az eacuterteacutekeket
kRr Gbe 200
kS
ky
Rr Dki 825
110
1
22
c) A feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes meghataacuterozaacutesaacutehoz egy roumlvid levezeteacutes utaacuten eljuthatunk
be
kiut u
uA
tD
sbeski RR
yuyu
2221
1
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
21
152)158(10)(21 kkmSRRyA tkiut
A veacutegeredmeacutenyből laacutethatoacute hogy az erősiacutető faacutezist fordiacutet
d) A kimeneti feszuumlltseacuteg meghataacuterozaacutesaacutehoz előszoumlr fel kell iacuterni a vezeacuterlő generaacutetorboacutel az erősiacutető bemeneteacutere jutoacute vaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteget majd a feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes segiacutetseacutegeacutevel kimeneti feszuumlltseacuteggeacute alakiacutetva hataacuterozhatjuk meg a pontos eacuterteacuteket
mVRR
Ruu
gG
Ggbe 2222
k 25k 002
k 002mV 25
VmVuAu beutkit 1612222152
e) A megadott parameacuteterek szerint az erősiacutető alsoacute hataacuterfrekvenciaacutejaacutet csak a Cki kimeneti kapacitaacutes okozza Az erősiacutető helyettesiacutető keacutepeacutenek kimeneti koumlreacuteben (ld 18 aacutebra) a hataacuterfrekvencia definiacutecioacutejaacuteboacutel adoacutedoacute egyenlőseacutegből a hataacuterfrekvencia kiszaacutemiacutetaacutesaacutehoz juthatunk
18 aacutebra Az erősiacutető kimeneti koumlreacutenek kisfrekvenciaacutes helyettesiacutető keacutepe
A feszuumlltseacutegosztaacutes toumlrveacutenyeacutet alkalmazva levezeteacutessel bizonyiacutethatoacute hogy a hataacuterfrekvenciaacuten bekoumlvetkező 3 dB-es erősiacuteteacutes szintcsoumlkkeneacutesneacutel a csatoloacute kondenzaacutetor reaktanciaacuteja eacuterteacutekre megegyezik a koumlruumlloumltte elhelyezkedő ellenaacutellaacutesok eredőjeacutevel
tkitDC RrRRy
Xki
22
1
kiaC Cf
Xki
2
1
nFHzRrf
Ctkia
ki 46210511080152
1
2
144
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
22
Oumlsszefoglalaacutes
Az esetfelveteacutes kapcsaacuten kideruumllt hogy leendő munkahelye a koumlzeljoumlvőben uacutej szakmai profilra fog aacutetaacutellni Az uacutej feladatok koumlzoumltt gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők tervezeacutese eacutes meacuteretezeacutese szerepel A munkaacuteba aacutellaacutes előtt egy speciaacutelis szakmai tanfolyamon vesz reacuteszt melynek beleacutepeacutesi felteacutetele a bipolaacuteris eacutes unipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett erősiacutetőfokozatok munkapontbeaacutelliacutetaacutesi megoldaacutesainak vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőinek az ismerete Jelen tananyagreacutesztől segiacutetseacuteget kaphatott a meacuteretezeacutesi alapok elsajaacutetiacutetaacutesaacutehoz felfrissiacuteteacuteseacutehez
Az informaacutecioacutefrissiacuteteacutes roumlvid bevezetővel kezdődoumltt melyben taacutejeacutekozoacutedhatott a szakmai informaacutecioacutetartalomra vonatkozoacute tudnivaloacutekroacutel
A gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők meacuteretezeacuteseacutehez szilaacuterd alapokat nyuacutejtott az erősiacutetők feleacutepiacuteteacuteseacutenek belső kapcsolatrendszereacutenek a megismereacutese Ehhez meg kellett vizsgaacutelni az elviekben leacutetező sztatikus műkoumldeacutesi uumlzemmoacutedot ahonnan egyenes uacutet vezetett az elektronikai gyakorlat dinamikus uumlzemmoacutedjaacutenak a tisztaacutezaacutesaacutehoz
Egy erősiacutető fokozat műkoumldteteacutese előtt biztosiacutetani kellett a munkapont beaacutelliacutetaacutest amely leacutenyegeacuteben az erősiacutető egyenaacuteramuacute meacuteretezeacuteseacutet jelentette Tisztaacutezoacutedtak a kuumlloumlnboumlző osztaacutelyokba sorolt munkapontbeaacutelliacutetaacutesi megoldaacutesok előnyei eacutes haacutetraacutenyai Kapcsolaacutesi rajzok bizonyiacutetottaacutek hogy a munkapontbeaacutelliacutetaacutes megvaloacutesiacutethatoacute egy taacutepegyseacuteg eacutes az aktiacutev elemhez csatlakozoacute kuumlloumlnboumlző eacuterteacutekű ellenaacutellaacutesok beiktataacutesaacuteval
Az aktiacutev elemelemek eacutes a kapcsoloacutedoacute ellenaacutellaacutesok meghataacuteroztaacutek az erősiacutetők vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőit Kuumlloumln kategoacuteriaacuteba keruumlltek az erősiacuteteacutes fajtaacutek a be- eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesok eacutes az erősiacutető egyeacuteb jellemzői Egy erősiacutető fokozat frekvencia-aacutetviteleacutenek taacutergyalaacutesaacutenaacutel tisztaacutezoacutedott hogy csatoloacute- hidegiacutető- szereleacutesi- szoacutert- eacutes reacuteteg-kapacitaacutesok is befolyaacutesoljaacutek a műkoumldeacutest
Az erősiacutetők meacuteretezeacutese alapvetően munkapont beaacutelliacutetaacutest eacutes vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzők meghataacuterozaacutesaacutet jelentette A meacuteretezeacutest megkoumlnnyiacutetette az aktiacutev elem illetve a teljes erősiacutető neacutegypoacutelusos helyettesiacutető keacutepeacutenek a felrajzolaacutesa Mindezt kuumlloumln-kuumlloumln meg kellett vizsgaacutelni a bipolaacuteris eacutes az unipolaacuteris tranzisztorral feleacutepiacutetett erősiacutetőkneacutel Egy oumlsszefoglaloacute taacuteblaacutezatboacutel kideruumllt hogy a műszaki gyakorlatban igen sokfeacutele erősiacutető elnevezeacutessel talaacutelkozhatunk A meacuteretezeacutes gyakorlati megvaloacutesiacutetaacutesaacutet mintafeladatok eacutes meacutertezeacutesi feladat zaacuterta
A meacuteretezeacutes leacutepeacuteseinek elmeacuteleti tisztaacutezaacutesa majd veacutegrehajtaacutesa utaacuten elegendő informaacutecioacute gyűlhetett oumlssze az erősiacutető aacuteramkoumlroumlk megtervezeacuteseacutehez oumlsszeaacutelliacutetaacutesaacutehoz eacutes a gyakorlati alkalmazaacutesaihoz
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
23
TANULAacuteSIRAacuteNYIacuteTOacute
Az elektronikai aacuteramkoumlroumlk alapjait taacutergyaloacute teacutemakoumlrhoumlz tartozoacute ismeretek alkalmazaacutesaacutehoz az iacuterott szakmai szoumlveg megeacuterteacutese a kuumlloumlnboumlző keacuteszseacutegek fejleszteacutese szuumlkseacuteges
Az elsajaacutetiacutetott informaacutecioacutek gyakorlati alkalmazaacutesaacutehoz elengedhetetlen a gyakorlatias feladateacutertelmezeacutes moacutedszer kompetencia fejleszteacutese
A szakmai szoumlveg alapos tanulmaacutenyozaacutesa eacutes feldolgozaacutesa utaacuten ceacutelszerű az alaacutebbi gyakorloacute feladatok megoldaacutesa
1 feladat Egyszerű kapcsolaacutesi rajzok elkeacutesziacuteteacuteseacutevel mutassa be az erősiacutetők sztatikus eacutes dinamikus uumlzemmoacutedja koumlzoumltti kuumlloumlnbseacutegeket
2 feladat Rajzolja fel egy teacutervezeacuterleacutesű tranzisztor transzfer karakterisztikaacutejaacutet s jeloumlljoumln meg rajta egy M1 eacutes M2 munkapontot Az M1 munkapont a lineaacuteris az M2 munkapont a nemlineaacuteris műkoumldeacutesi tartomaacutenyban helyezkedjeacutek el
3 feladat Keacutesziacutetse el egy koumlzoumls emitteres erősiacutetőfokozat kapcsolaacutesi rajzaacutet eacutes hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet Az aacuteramkoumlrhoumlz alkalmazzon 4 db ellenaacutellaacutest 3 db kondenzaacutetort 1 db taacutepegyseacuteget vezeacuterlő generaacutetort eacutes terhelő ellenaacutellaacutest
4 feladat Keacutesziacutetse el egy source kapcsolaacutesuacute JFET-es erősiacutetőfokozat kapcsolaacutesi rajzaacutet eacutes admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet Az aacuteramkoumlrhoumlz alkalmazzon 3 db ellenaacutellaacutest 3 db kondenzaacutetort 1 db taacutepegyseacuteget vezeacuterlő generaacutetort eacutes terhelő ellenaacutellaacutest
5 feladat A 3 eacutes 4 feladathoz elkeacutesziacutetett kapcsolaacutesi rajzokon tuumlntesse fel az aktiacutev elemhez tartozoacute munkaponti feszuumlltseacutegeket eacutes aacuteramokat Iacuterja fel a munkaponti adatok kiszaacutemiacutetaacutesaacutera szolgaacuteloacute matematikai oumlsszefuumlggeacuteseket
6 feladat Iacuterja le az alaacutebbi elektronikai alapfogalmak jelenteacuteseacutet
- B osztaacutelyuacute munkapontbeaacutelliacutetaacutes - hibrid parameacuteteres egyenletrendszer - erősiacutető frekvenciamenete
7 feladat Sorolja fel az erősiacutető fokozatok vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőit Iacuterja fel a jellemzőkhoumlz tartozoacute matematikai oumlsszefuumlggeacuteseket
8 feladat Hataacuterozza meg dB-ben az alaacutebbi viszonyszaacutemban megadott erősiacuteteacutes eacuterteacutekeket
- Au = -150 - Ai = 365 - AP = 1450
9 feladat Hataacuterozza meg viszonyszaacutemban az alaacutebbi dB-ben megadott erősiacuteteacutes eacuterteacutekeket
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
24
- Au = 45 dB - Ai = 32 dB - AP = 70 dB
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
25
OumlNELLENŐRZŐ FELADATOK
1 feladat
Szaacutemiacutetaacutessal hataacuterozza meg az alaacutebbi koumlzoumls emitteres baacutezisaacuteram taacuteplaacutelaacutesuacute erősiacutető munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesait
19 aacutebra
Adatok
UT = 10 V IC0 = 25 mA UE0 = 2 V UCE0 = 3V B = 200 UBE0 = 06 V
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
26
Feladatok
a) Jeloumllje be a kapcsolaacutesi rajzon a munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok meghataacuterozaacutesaacutehoz szuumlkseacuteges egyenaacuteramokat eacutes egyenfeszuumlltseacutegeket
b) Hataacuterozza meg a munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok (RC RE RB) szaacutemszerű eacuterteacutekeacutet
RC =
RE =
RB=
2 feladat
Meacuteretezze az alaacutebbi Source kapcsolaacutesuacute erősiacutető fokozatot
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
27
20 aacutebra
Adatok
UT = 12 V Rt = 20 k RG = 1 M RD = 4 k y21s = 25 mS y22s = 25 S Ug = 50 mV Rg = 50 k
Feladatok
a) Keacutesziacutetse el a meacuteretezeacutes előtt aacutelloacute aacuteramkoumlr admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
28
b) Hataacuterozza meg dB-ben az erősiacutető feszuumlltseacutegerősiacuteteacuteseacutet terhelő ellenaacutellaacutes neacutelkuumll eacutes terheleacutessel
Au=
au=
Aut=
aut=
c) Szaacutemiacutetsa ki az erősiacutető fokozat bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesaacutet
Rbe=
Rki=
d) Hataacuterozza meg a terhelt erősiacutető fokozat kimeneteacuten megjelenő feszuumlltseacuteg eacuterteacutekeacutet
Ukit=
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
29
3 feladat
Meacuteretezze egy RC csatolaacutesuacute erősiacutető alapkapcsolaacutes csatoloacute kondenzaacutetorait
Adatok
rbe= 1 M bemeneti ellenaacutellaacutes rki= 4 k kimeneti ellenaacutellaacutes Rg= 10 k vezeacuterlő generaacutetor belső ellenaacutellaacutesa Rt= 20 k terhelő ellenaacutellaacutes fa1= 10Hz a bemeneti koumlr alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja fa2= 40 Hz a kimeneti koumlr alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja
Feladatok
a) Keacutesziacutetse el az erősiacutető bemeneteacutehez tartozoacute helyettesiacutető aacuteramkoumlrt eacutes az alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a bemeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesaacutet
Cbe=
b) Keacutesziacutetse el az erősiacutető kimeneteacutehez tartozoacute helyettesiacutető aacuteramkoumlrt eacutes az alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a kimeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesaacutet
Cki=
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
30
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
31
MEGOLDAacuteSOK
1 feladat
a) A munkaponti egyenaacuteramok eacutes egyenfeszuumlltseacutegek feltuumlnteteacutese a kapcsolaacutesi rajzon
21 aacutebra
b) A munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok szaacutemszerűsiacutetett meghataacuterozaacutesa
Az ellenaacutellaacutesok kiszaacutemiacutetaacutesaacutehoz a kapcsolaacutesi rajz segiacutetseacutegeacutevel az Ohm- eacutes a Kirchhoff-toumlrveacutenyek alkalmazaacutesaacuteval lehet eljutni
0CEUUUU00
EC RRT
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
32
V2U 00 ER U
E
V5V3V2V10UUUU 0CE00
EC RTR
Ω200mA25
V5
I
UR
0CC
0 CR
μA125200
mA25
B
II 0C
0B
mA12552μA251mA52III 0B0C0E
Ω80mA12525
V2
I
UR
0E
0EE
V47V2V60V10UUUUUU 000R EBETBTB
Ω60μA125
V47
I
UR
0
R B
BB
2 feladat
a) Az erősiacutető fokozat helyettesiacutető keacutepe
22 aacutebra
b) A feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes terheleacutes neacutelkuumll eacutes terheleacutessel
099k 633mS 52 k 4mS 5020
1mS 52
uA
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
33
dBAa uu 1719099lg 20lg 20
697k 083mS 52 k 20k 4mS 5020
1mS 52
utA
dBAa uut 7217697lg 20lg 20
c) Az erősiacutető bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesa a helyettesiacutető keacutep alapjaacuten
M 1 Gbe Rr
k 633k 4mS 0025
1=
1
22D
ski R
yr
d) A terhelt erősiacutető kimeneti feszuumlltseacutege
mV 334 099mV4762= utbekit Auu
mV6247k 50M 1
M 1mV 50
gG
Ggbe RR
Ruu
3 feladat
a) Az erősiacutető bemeneti aacuteramkoumlre eacutes a bemeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesa
23 aacutebra
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
34
gbeC RrXbe
beaC Cf
Xbe
12
1
nFHzRrf
Cgbea
be 71510101102
1
2
146
1
a) Az erősiacutető kimeneti aacuteramkoumlre eacutes a kimeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesa
24 aacutebra
tkiC RrXki
kiaC Cf
Xki
22
1
nFHzRrf
Ctkia
ki 81651020104402
1
2
133
2
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
35
IRODALOMJEGYZEacuteK
FELHASZNAacuteLT IRODALOM Kovaacutecs Csongor Elektronikus aacuteramkoumlroumlk tankoumlnyv Generaacutel Press Kiadoacute 2005
Gergely Istvaacuten Elektrotechnika General Press Kiadoacute 2009
Zombori Beacutela Elektronika Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
Zombori Beacutela Elektronikai feladatgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2008
Koacuteroacutedi Daacutevid ndash Toacuteth S Roacutebert Villamossaacutegtani alapismeretek NSZFI Tankoumlnyvkiadoacute 2005
Horvaacuteth Ernő Elektronika feladatgyűjtemeacuteny I Terra Print Kiadoacute 1994
Szűcs Laacuteszloacuteneacute Elektronikai peacuteldataacuter Lexika Tankoumlnyvkiadoacute 1997
AJAacuteNLOTT IRODALOM U TietzendashCh Scenk Analoacuteg eacutes digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Műszaki Koumlnyvkiadoacute Budapest 1990
Mihaacutely Laacuteszloacute Elektronikai tesztgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
MUNKAANYAG
A(z) 0917-06 modul 038-as szakmai tankoumlnyvi tartalomeleme
felhasznaacutelhatoacute az alaacutebbi szakkeacutepesiacuteteacutesekhez
A szakkeacutepesiacuteteacutes OKJ azonosiacutetoacute szaacutema A szakkeacutepesiacuteteacutes megnevezeacutese
54 523 01 0000 00 00 Elektronikai technikus
A szakmai tankoumlnyvi tartalomelem feldolgozaacutesaacutehoz ajaacutenlott oacuteraszaacutem
10 oacutera
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
15
14 aacutebra Az erősiacutető feleacutepiacuteteacutese a bemenet eacutes a kimenet szempontjaacuteboacutel
A 14 aacutebraacuten megfigyelhető hogy az erősiacutető bemeneti reacuteszeacutet a bemeneti ellenaacutellaacutes keacutepviseli amely terheli a vezeacuterlő generaacutetort Az erősiacutető kimeneti oldala generaacutetorkeacutent foghatoacute fel amelyet a terhelő ellenaacutellaacutes terhel
Elmeacuteleti meacuteretezeacutesekneacutel a pontos oumlsszefuumlggeacuteseket az erősiacutető teljes helyettesiacutető keacutepe alapjaacuten lehet feliacuterni
3 Egyeacuteb erősiacutető jellemzők
Az erősiacutetők gyakorlati alkalmazaacutesa egyeacuteb jellemzők ismereteacutet is megkoumlveteli Ezek koumlzuumll a legfontosabbak a koumlvetkezők frekvenciamenet hataacuterfrekvenciaacutek saacutevszeacutelesseacuteg zajteacutenyező torziacutetaacutesi teacutenyezők
Frekvenciamenet az erősiacutető frekvencia-aacutetviteleacutere jellemző diagram amely a feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes frekvenciafuumlggeacuteseacutet szemleacutelteti
Hataacuterfrekvenciaacutek (fa ff) azon keacutet frekvencia amelyekneacutel az erősiacutető feszuumlltseacutegerősiacuteteacutese a koumlzepes frekvenciaacuten (fk) meacutert erősiacuteteacutes 707 -a illetve az erősiacuteteacutes 3 dB-lel kisebb mint a koumlzepes frekvenciaacuten meacutert erősiacuteteacutes dB-ben A keacutet hataacuterfrekvencia fa alsoacute- ff felső hataacuterfrekvencia A műszaki gyakorlatban az erősiacutetők alsoacute hataacuterfrekvenciaacutejaacutet leginkaacutebb a laacutethatoacute csatoloacute kondenzaacutetorok kapacitaacutesai (Cbe Cki) okozzaacutek A 3 dB-es erősiacuteteacutescsoumlkkeneacutesből matematikailag az alaacutebbi oumlsszefuumlggeacutesek vezethetők le
gbeC RrXbe
gbea
be RrfC
2
1
tkiC RrXki
tkiaki Rrf
C
2
1
A felső hataacuterfrekvenciaacutet doumlntően a laacutethatatlan szoacutert- szereleacutesi- eacutes reacutetegkapacitaacutesok okozzaacutek
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
16
Saacutevszeacutelesseacuteg (B) az alsoacute- eacutes a felső hataacuterfrekvenciaacutek koumlzoumltti frekvenciatartomaacuteny
af ffB
A 15 aacutebra szemleacutelteti egy szeacutelessaacutevuacute erősiacutető frekvenciameneteacutet saacutevszeacutelesseacutegeacutet alsoacute- eacutes felső hataacuterfrekvenciaacutejaacutet
15 aacutebra Egy szeacutelessaacutevuacute erősiacutető frekvenciamenete
A 15 aacutebraacuten megfigyelhető egy gyakorlati szeacutelessaacutevuacute erősiacutető frekvenciafuumlggeacutese hataacuterfrekvenciaacutei koumlzepes frekvenciaacuteja eacutes saacutevszeacutelesseacutege
A műszaki gyakorlatban alkalmazott erősiacutetőkkel szemben elvaacuteraacutes hogy a műkoumldeacutesi tartomaacutenyban a bemeneti eacutes kimeneti jel alakja ne teacuterjen el egymaacutestoacutel A valoacutesaacutegban felleacutepő zajok zavarok torziacutetaacutesokat okoznak a felerősiacutetett jel alakjaacuteban
A tovaacutebbiakban megvizsgaacuteljuk a zajok eacutes torziacutetaacutesok erősiacutetőkre gyakorolt hataacutesait a zajok eacutes torziacutetaacutesok legfontosabb jellemzőit
Jel a hasznos informaacutecioacutet tartalmazoacute feszuumlltseacuteg vagy aacuteram meghataacuterozott időfuumlggveacuteny szerinti vaacuteltozaacutesa
Zaj zavaroacute jelek oumlsszesseacutege melynek időfuumlggveacutenye szabaacutelytalan s hasznos informaacutecioacutet nem tartalmaz
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
17
Az erősiacutetőkben keletkező zajokat doumlntő meacuterteacutekben a toumllteacuteshordozoacutek rendezetlen mozgaacutesa okozza Az ilyen zajok felleacutepnek az erősiacutető ohmos jellegű ellenaacutellaacutesaiban eacutes aktiacutev eszkoumlzeiben egyaraacutent Fajtaacutei
Termikus zaj a toumllteacuteshordozoacutek rendezetlen hőmozgaacutesa miatt felleacutepő zaj Eacuterteacutekeacutet aacutetlagos zajteljesiacutetmeacutenykeacutent zajfeszuumlltseacutegkeacutent vagy zajaacuteramkeacutent adjaacutek meg
Soumlreacutetzaj feacutelvezetőkben a toumllteacuteshordozoacutek PN aacutetmeneten toumlrteacutenő aacutethaladaacutesaacutenaacutel keletkezik Kisfrekvenciaacuten főleg a Zener dioacutedaacuteknaacutel jelentős
Villoacutedzaacutesi zaj (flicker-zaj) aktiacutev eacutes passziacutev aacuteramkoumlri elemeken a gyaacutertaacutestechnoloacutegia koumlvetkezteacuteben felleacutepő zaj Kisfrekvenciaacuten leginkaacutebb a MOSFET-ekneacutel veszeacutelyes
Jelzaj viszony a jelteljesiacutetmeacuteny eacutes a zajteljesiacutetmeacuteny haacutenyadosa dB-ben kifejezve Az erősiacutető zajossaacutegaacutenak egyik szaacutemszerű jellemzője (Angol roumlvidiacuteteacutessel SNR vagy SN rarr Signal to Noise Ratio)
dBlg10
dB
zaj
jel
zaj
jel
P
P
P
P
A keacutepletben Pjel rarr jelteljesiacutetmeacuteny Pzaj rarr zajteljesiacutetmeacuteny
Zajteacutenyező az erősiacutető bemeneteacutere eacutes kimeneteacutere vonatkoztatott jelzaj viszonyok haacutenyadosa dB-ben kifejezve
dB1
lg10lg10e
dB
bzaj
kizaj
p
kizaj
kijel
bezaj
bejel
P
P
A
P
P
P
P
F
A keacutepletben AP rarr az erősiacutető teljesiacutetmeacutenyerősiacuteteacutese
Zajszint a hangossaacuteg eacuterzeacutekeleacuteseacutehez tartozoacute jellemző amely a meacutert zajteljesiacutetmeacuteny eacutes a hallaacuteskuumlszoumlb hangintenzitaacutesaacutehoz tartozoacute zajteljesiacutetmeacuteny haacutenyadosa dB-ben kifejezve
dBlg100
dB
zaj
zaj
P
Pd
A keacutepletben viszonyiacutetaacutesi alapkeacutent a Pzaj0 rarr a hallaacuteskuumlszoumlb hangintenzitaacutesaacutehoz (1 kHz-neacutel 10-12 Wm2) tartozoacute zajteljesiacutetmeacuteny szerepel
Eacuterdekesseacuteg a zajszint emberi szervezetre gyakorolt hataacutesa a hangossaacuteg fuumlggveacutenyeacuteben a koumlvetkező
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
18
- 30 dB zajszint rarr pszicheacutes - 65 dB zajszint rarr vegetatiacutev - 90 dB zajszint rarr halloacuteszervi - 120 dB zajszint rarr faacutejdalomkuumlszoumlb - 120 -130 dB zajszint rarr maradandoacute hallaacuteskaacuterosodaacutes - 160 dB zajszint rarr dobhaacutertyarepedeacutes - 175 dB zajszint rarr halaacutelos koumlvetkezmeacutenyű
Torziacutetaacutes erősiacutetőkben felleacutepő jelenseacuteg melynek hataacutesaacutera a vezeacuterlő analoacuteg jel időfuumlggveacutenyeacutenek tulajdonsaacutegai a kimenetre eacuterve nem kiacutevaacutent moacutedon megvaacuteltoznak Maacuteskeacutent fogalmazva a jel spektrumaacuteban talaacutelhatoacute kuumlloumlnboumlző frekvenciaacutejuacute oumlsszetevők erősiacuteteacuteskor moacutedosulnak A torzulaacutesok meacuterteacutekeacutet a vezeacuterlő analoacuteg jel frekvenciaacuteja eacutes amplituacutedoacuteja befolyaacutesolja
Lineaacuteris torziacutetaacutesok az erősiacutető a kuumlloumlnboumlző frekvenciaacutejuacute jeleket nem egyforma meacuterteacutekben erősiacuteti (frekvenciatorziacutetaacutes) illetve moacutedosiacutetja a jel komponenseinek egymaacuteshoz viszonyiacutetott faacutezishelyzeteacutet (faacutezistorziacutetaacutes) A lineaacuteris torziacutetaacutesokat az erősiacutető frekvenciafuumlggő lineaacuteris karakterisztikaacutejuacute elemei (L C) okozzaacutek
Nemlineaacuteris torziacutetaacutesok az erősiacutető a kuumlloumlnboumlző amplituacutedoacutejuacute jeleket nem egyforma meacuterteacutekben erősiacuteti Az erősiacutető kimeneteacuten nem kiacutevaacutenatos jeloumlsszetevők jelennek meg Harmonikus torziacutetaacutes a kimeneten megjelenő jeloumlsszetevők frekvenciaacutei a bemeneti jeloumlsszetevők frekvenciaacutejaacutenak (alapharmonikus) egeacutesz szaacutemuacute toumlbbszoumlroumlsei (felharmonikusok) Modulaacutecioacutes torziacutetaacutes a kimeneten megjelenő jeloumlsszetevők frekvenciaacutei a bemeneti jeloumlsszetevők frekvenciaacuteinak oumlsszegei eacutes kuumlloumlnbseacutegei A nemlineaacuteris torziacutetaacutesokat az erősiacutető nemlineaacuteris karakterisztikaacutejuacute elemei (feacutelvezető eszkoumlzoumlk) okozzaacutek
Harmonikus torziacutetaacutesi teacutenyező az oumlsszegzett felharmonikusok effektiacutev eacuterteacutekeacutenek eacutes a teljes jel effektiacutev eacuterteacutekeacutenek az araacutenya -ban kifejezve
223
22
21
223
22
n
nh
UUUU
UUUk
U1rarr az alapharmonikus jel feszuumlltseacutegeacutenek effektiacutev eacuterteacuteke
U2 U3hellipUn rarr a felharmonikus jelek feszuumlltseacutegeinek effektiacutev eacuterteacuteke
4 Erősiacutetők meacuteretezeacutese
Az erősiacutető fokozatok meacuteretezeacutese a műszaki gyakorlatban leegyszerűsiacutetve 3 fő leacutepeacutesből aacutell A meacuteretezeacutes leacutepeacutesei
1 leacutepeacutes az aacuteramkoumlr feleacutepiacuteteacuteseacutenek megtervezeacutese az aacuteramkoumlr megrajzolaacutesa
2 leacutepeacutes munkapont beaacutelliacutetaacutes
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
19
3 leacutepeacutes vaacuteltakozoacute aacuteramuacute erősiacutető parameacuteterek meghataacuterozaacutesa
Az eddig taacutergyaltak alapjaacuten tegyuumlnk kiacuteseacuterletet egy kivaacutelasztott erősiacutető alapkapcsolaacutes meacuteretezeacuteseacutere
MEacuteRETEZEacuteSI FELADAT
Veacutegezzuumlk el a 16 aacutebraacuten laacutethatoacute source kapcsolaacutesuacute unipolaacuteris tranzisztoros erősiacutető meacuteretezeacuteseacutet
Munkaponti adatok UGS0 = -2 V UDS0 = 8 V ID0 = 14 mA jFET parameacuteterek y21 = 10 mS y22 = 25 microS Egyeacuteb adatok UT = 24 V RG = 200 kΩ Rt = 15 kΩ ug = 25 mV Rg = 25 kΩ Feladatok a) Hataacuterozzuk meg RS eacutes RD eacuterteacutekeacutet b) Hataacuterozzuk meg a fokozat bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesaacutet c) Hataacuterozzuk meg a terhelt erősiacutető feszuumlltseacutegerősiacuteteacuteseacutet d) Hataacuterozzuk meg a terhelt erősiacutető kimeneti feszuumlltseacutegeacutet e) Hataacuterozzuk meg Cki eacuterteacutekeacutet uacutegy hogy a kapcsolaacutes alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja fa =15 Hz legyen (A toumlbbi kapacitaacutes nem szoacutel bele az aacutetvitelbe)
16 aacutebra Source kapcsolaacutesuacute unipolaacuteris tranzisztoros erősiacutető
Megoldaacutes
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
20
a) Az aacuteramkoumlroumln bejeloumllt egyenfeszuumlltseacutegek eacutes egyenaacuteramok figyelembeveacuteteleacutevel az oumlsszefuumlggeacutesek feliacuteraacutesaacutehoz az elektrotechnika Ohm- eacutes Kirchhoff toumlrveacutenyeit alkalmazzuk (A kapcsolaacutes bemeneteacuten az IG gate aacuteram elhanyagolhatoacute)
SRGS UU 0
kI
UR
D
GSS 431
mA 41
V 2
0
0
kV
I
UUUR
D
RDSTD
S 10mA 41
2V 8V 24
0
0
b) Az erősiacutető bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesaacutet a kapcsolaacutes y parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacuteből lehet legegyszerűbben meghataacuterozni A helyettesiacutető keacutep a 17 aacutebraacuten laacutethatoacute
17 aacutebra A source kapcsolaacutesuacute erősiacutető y parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
Ha a bemenet felől illetve a kimenet felől betekintuumlnk a helyettesiacutető neacutegypoacutelusba koumlnnyedeacuten feliacuterhatjuk a bemeneti eacutes a kimeneti ellenaacutellaacutes oumlsszefuumlggeacuteseacutet majd behelyettesiacuteteacutes utaacuten meghataacuterozhatjuk az eacuterteacutekeket
kRr Gbe 200
kS
ky
Rr Dki 825
110
1
22
c) A feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes meghataacuterozaacutesaacutehoz egy roumlvid levezeteacutes utaacuten eljuthatunk
be
kiut u
uA
tD
sbeski RR
yuyu
2221
1
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
21
152)158(10)(21 kkmSRRyA tkiut
A veacutegeredmeacutenyből laacutethatoacute hogy az erősiacutető faacutezist fordiacutet
d) A kimeneti feszuumlltseacuteg meghataacuterozaacutesaacutehoz előszoumlr fel kell iacuterni a vezeacuterlő generaacutetorboacutel az erősiacutető bemeneteacutere jutoacute vaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteget majd a feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes segiacutetseacutegeacutevel kimeneti feszuumlltseacuteggeacute alakiacutetva hataacuterozhatjuk meg a pontos eacuterteacuteket
mVRR
Ruu
gG
Ggbe 2222
k 25k 002
k 002mV 25
VmVuAu beutkit 1612222152
e) A megadott parameacuteterek szerint az erősiacutető alsoacute hataacuterfrekvenciaacutejaacutet csak a Cki kimeneti kapacitaacutes okozza Az erősiacutető helyettesiacutető keacutepeacutenek kimeneti koumlreacuteben (ld 18 aacutebra) a hataacuterfrekvencia definiacutecioacutejaacuteboacutel adoacutedoacute egyenlőseacutegből a hataacuterfrekvencia kiszaacutemiacutetaacutesaacutehoz juthatunk
18 aacutebra Az erősiacutető kimeneti koumlreacutenek kisfrekvenciaacutes helyettesiacutető keacutepe
A feszuumlltseacutegosztaacutes toumlrveacutenyeacutet alkalmazva levezeteacutessel bizonyiacutethatoacute hogy a hataacuterfrekvenciaacuten bekoumlvetkező 3 dB-es erősiacuteteacutes szintcsoumlkkeneacutesneacutel a csatoloacute kondenzaacutetor reaktanciaacuteja eacuterteacutekre megegyezik a koumlruumlloumltte elhelyezkedő ellenaacutellaacutesok eredőjeacutevel
tkitDC RrRRy
Xki
22
1
kiaC Cf
Xki
2
1
nFHzRrf
Ctkia
ki 46210511080152
1
2
144
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
22
Oumlsszefoglalaacutes
Az esetfelveteacutes kapcsaacuten kideruumllt hogy leendő munkahelye a koumlzeljoumlvőben uacutej szakmai profilra fog aacutetaacutellni Az uacutej feladatok koumlzoumltt gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők tervezeacutese eacutes meacuteretezeacutese szerepel A munkaacuteba aacutellaacutes előtt egy speciaacutelis szakmai tanfolyamon vesz reacuteszt melynek beleacutepeacutesi felteacutetele a bipolaacuteris eacutes unipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett erősiacutetőfokozatok munkapontbeaacutelliacutetaacutesi megoldaacutesainak vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőinek az ismerete Jelen tananyagreacutesztől segiacutetseacuteget kaphatott a meacuteretezeacutesi alapok elsajaacutetiacutetaacutesaacutehoz felfrissiacuteteacuteseacutehez
Az informaacutecioacutefrissiacuteteacutes roumlvid bevezetővel kezdődoumltt melyben taacutejeacutekozoacutedhatott a szakmai informaacutecioacutetartalomra vonatkozoacute tudnivaloacutekroacutel
A gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők meacuteretezeacuteseacutehez szilaacuterd alapokat nyuacutejtott az erősiacutetők feleacutepiacuteteacuteseacutenek belső kapcsolatrendszereacutenek a megismereacutese Ehhez meg kellett vizsgaacutelni az elviekben leacutetező sztatikus műkoumldeacutesi uumlzemmoacutedot ahonnan egyenes uacutet vezetett az elektronikai gyakorlat dinamikus uumlzemmoacutedjaacutenak a tisztaacutezaacutesaacutehoz
Egy erősiacutető fokozat műkoumldteteacutese előtt biztosiacutetani kellett a munkapont beaacutelliacutetaacutest amely leacutenyegeacuteben az erősiacutető egyenaacuteramuacute meacuteretezeacuteseacutet jelentette Tisztaacutezoacutedtak a kuumlloumlnboumlző osztaacutelyokba sorolt munkapontbeaacutelliacutetaacutesi megoldaacutesok előnyei eacutes haacutetraacutenyai Kapcsolaacutesi rajzok bizonyiacutetottaacutek hogy a munkapontbeaacutelliacutetaacutes megvaloacutesiacutethatoacute egy taacutepegyseacuteg eacutes az aktiacutev elemhez csatlakozoacute kuumlloumlnboumlző eacuterteacutekű ellenaacutellaacutesok beiktataacutesaacuteval
Az aktiacutev elemelemek eacutes a kapcsoloacutedoacute ellenaacutellaacutesok meghataacuteroztaacutek az erősiacutetők vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőit Kuumlloumln kategoacuteriaacuteba keruumlltek az erősiacuteteacutes fajtaacutek a be- eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesok eacutes az erősiacutető egyeacuteb jellemzői Egy erősiacutető fokozat frekvencia-aacutetviteleacutenek taacutergyalaacutesaacutenaacutel tisztaacutezoacutedott hogy csatoloacute- hidegiacutető- szereleacutesi- szoacutert- eacutes reacuteteg-kapacitaacutesok is befolyaacutesoljaacutek a műkoumldeacutest
Az erősiacutetők meacuteretezeacutese alapvetően munkapont beaacutelliacutetaacutest eacutes vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzők meghataacuterozaacutesaacutet jelentette A meacuteretezeacutest megkoumlnnyiacutetette az aktiacutev elem illetve a teljes erősiacutető neacutegypoacutelusos helyettesiacutető keacutepeacutenek a felrajzolaacutesa Mindezt kuumlloumln-kuumlloumln meg kellett vizsgaacutelni a bipolaacuteris eacutes az unipolaacuteris tranzisztorral feleacutepiacutetett erősiacutetőkneacutel Egy oumlsszefoglaloacute taacuteblaacutezatboacutel kideruumllt hogy a műszaki gyakorlatban igen sokfeacutele erősiacutető elnevezeacutessel talaacutelkozhatunk A meacuteretezeacutes gyakorlati megvaloacutesiacutetaacutesaacutet mintafeladatok eacutes meacutertezeacutesi feladat zaacuterta
A meacuteretezeacutes leacutepeacuteseinek elmeacuteleti tisztaacutezaacutesa majd veacutegrehajtaacutesa utaacuten elegendő informaacutecioacute gyűlhetett oumlssze az erősiacutető aacuteramkoumlroumlk megtervezeacuteseacutehez oumlsszeaacutelliacutetaacutesaacutehoz eacutes a gyakorlati alkalmazaacutesaihoz
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
23
TANULAacuteSIRAacuteNYIacuteTOacute
Az elektronikai aacuteramkoumlroumlk alapjait taacutergyaloacute teacutemakoumlrhoumlz tartozoacute ismeretek alkalmazaacutesaacutehoz az iacuterott szakmai szoumlveg megeacuterteacutese a kuumlloumlnboumlző keacuteszseacutegek fejleszteacutese szuumlkseacuteges
Az elsajaacutetiacutetott informaacutecioacutek gyakorlati alkalmazaacutesaacutehoz elengedhetetlen a gyakorlatias feladateacutertelmezeacutes moacutedszer kompetencia fejleszteacutese
A szakmai szoumlveg alapos tanulmaacutenyozaacutesa eacutes feldolgozaacutesa utaacuten ceacutelszerű az alaacutebbi gyakorloacute feladatok megoldaacutesa
1 feladat Egyszerű kapcsolaacutesi rajzok elkeacutesziacuteteacuteseacutevel mutassa be az erősiacutetők sztatikus eacutes dinamikus uumlzemmoacutedja koumlzoumltti kuumlloumlnbseacutegeket
2 feladat Rajzolja fel egy teacutervezeacuterleacutesű tranzisztor transzfer karakterisztikaacutejaacutet s jeloumlljoumln meg rajta egy M1 eacutes M2 munkapontot Az M1 munkapont a lineaacuteris az M2 munkapont a nemlineaacuteris műkoumldeacutesi tartomaacutenyban helyezkedjeacutek el
3 feladat Keacutesziacutetse el egy koumlzoumls emitteres erősiacutetőfokozat kapcsolaacutesi rajzaacutet eacutes hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet Az aacuteramkoumlrhoumlz alkalmazzon 4 db ellenaacutellaacutest 3 db kondenzaacutetort 1 db taacutepegyseacuteget vezeacuterlő generaacutetort eacutes terhelő ellenaacutellaacutest
4 feladat Keacutesziacutetse el egy source kapcsolaacutesuacute JFET-es erősiacutetőfokozat kapcsolaacutesi rajzaacutet eacutes admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet Az aacuteramkoumlrhoumlz alkalmazzon 3 db ellenaacutellaacutest 3 db kondenzaacutetort 1 db taacutepegyseacuteget vezeacuterlő generaacutetort eacutes terhelő ellenaacutellaacutest
5 feladat A 3 eacutes 4 feladathoz elkeacutesziacutetett kapcsolaacutesi rajzokon tuumlntesse fel az aktiacutev elemhez tartozoacute munkaponti feszuumlltseacutegeket eacutes aacuteramokat Iacuterja fel a munkaponti adatok kiszaacutemiacutetaacutesaacutera szolgaacuteloacute matematikai oumlsszefuumlggeacuteseket
6 feladat Iacuterja le az alaacutebbi elektronikai alapfogalmak jelenteacuteseacutet
- B osztaacutelyuacute munkapontbeaacutelliacutetaacutes - hibrid parameacuteteres egyenletrendszer - erősiacutető frekvenciamenete
7 feladat Sorolja fel az erősiacutető fokozatok vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőit Iacuterja fel a jellemzőkhoumlz tartozoacute matematikai oumlsszefuumlggeacuteseket
8 feladat Hataacuterozza meg dB-ben az alaacutebbi viszonyszaacutemban megadott erősiacuteteacutes eacuterteacutekeket
- Au = -150 - Ai = 365 - AP = 1450
9 feladat Hataacuterozza meg viszonyszaacutemban az alaacutebbi dB-ben megadott erősiacuteteacutes eacuterteacutekeket
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
24
- Au = 45 dB - Ai = 32 dB - AP = 70 dB
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
25
OumlNELLENŐRZŐ FELADATOK
1 feladat
Szaacutemiacutetaacutessal hataacuterozza meg az alaacutebbi koumlzoumls emitteres baacutezisaacuteram taacuteplaacutelaacutesuacute erősiacutető munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesait
19 aacutebra
Adatok
UT = 10 V IC0 = 25 mA UE0 = 2 V UCE0 = 3V B = 200 UBE0 = 06 V
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
26
Feladatok
a) Jeloumllje be a kapcsolaacutesi rajzon a munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok meghataacuterozaacutesaacutehoz szuumlkseacuteges egyenaacuteramokat eacutes egyenfeszuumlltseacutegeket
b) Hataacuterozza meg a munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok (RC RE RB) szaacutemszerű eacuterteacutekeacutet
RC =
RE =
RB=
2 feladat
Meacuteretezze az alaacutebbi Source kapcsolaacutesuacute erősiacutető fokozatot
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
27
20 aacutebra
Adatok
UT = 12 V Rt = 20 k RG = 1 M RD = 4 k y21s = 25 mS y22s = 25 S Ug = 50 mV Rg = 50 k
Feladatok
a) Keacutesziacutetse el a meacuteretezeacutes előtt aacutelloacute aacuteramkoumlr admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
28
b) Hataacuterozza meg dB-ben az erősiacutető feszuumlltseacutegerősiacuteteacuteseacutet terhelő ellenaacutellaacutes neacutelkuumll eacutes terheleacutessel
Au=
au=
Aut=
aut=
c) Szaacutemiacutetsa ki az erősiacutető fokozat bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesaacutet
Rbe=
Rki=
d) Hataacuterozza meg a terhelt erősiacutető fokozat kimeneteacuten megjelenő feszuumlltseacuteg eacuterteacutekeacutet
Ukit=
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
29
3 feladat
Meacuteretezze egy RC csatolaacutesuacute erősiacutető alapkapcsolaacutes csatoloacute kondenzaacutetorait
Adatok
rbe= 1 M bemeneti ellenaacutellaacutes rki= 4 k kimeneti ellenaacutellaacutes Rg= 10 k vezeacuterlő generaacutetor belső ellenaacutellaacutesa Rt= 20 k terhelő ellenaacutellaacutes fa1= 10Hz a bemeneti koumlr alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja fa2= 40 Hz a kimeneti koumlr alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja
Feladatok
a) Keacutesziacutetse el az erősiacutető bemeneteacutehez tartozoacute helyettesiacutető aacuteramkoumlrt eacutes az alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a bemeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesaacutet
Cbe=
b) Keacutesziacutetse el az erősiacutető kimeneteacutehez tartozoacute helyettesiacutető aacuteramkoumlrt eacutes az alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a kimeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesaacutet
Cki=
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
30
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
31
MEGOLDAacuteSOK
1 feladat
a) A munkaponti egyenaacuteramok eacutes egyenfeszuumlltseacutegek feltuumlnteteacutese a kapcsolaacutesi rajzon
21 aacutebra
b) A munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok szaacutemszerűsiacutetett meghataacuterozaacutesa
Az ellenaacutellaacutesok kiszaacutemiacutetaacutesaacutehoz a kapcsolaacutesi rajz segiacutetseacutegeacutevel az Ohm- eacutes a Kirchhoff-toumlrveacutenyek alkalmazaacutesaacuteval lehet eljutni
0CEUUUU00
EC RRT
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
32
V2U 00 ER U
E
V5V3V2V10UUUU 0CE00
EC RTR
Ω200mA25
V5
I
UR
0CC
0 CR
μA125200
mA25
B
II 0C
0B
mA12552μA251mA52III 0B0C0E
Ω80mA12525
V2
I
UR
0E
0EE
V47V2V60V10UUUUUU 000R EBETBTB
Ω60μA125
V47
I
UR
0
R B
BB
2 feladat
a) Az erősiacutető fokozat helyettesiacutető keacutepe
22 aacutebra
b) A feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes terheleacutes neacutelkuumll eacutes terheleacutessel
099k 633mS 52 k 4mS 5020
1mS 52
uA
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
33
dBAa uu 1719099lg 20lg 20
697k 083mS 52 k 20k 4mS 5020
1mS 52
utA
dBAa uut 7217697lg 20lg 20
c) Az erősiacutető bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesa a helyettesiacutető keacutep alapjaacuten
M 1 Gbe Rr
k 633k 4mS 0025
1=
1
22D
ski R
yr
d) A terhelt erősiacutető kimeneti feszuumlltseacutege
mV 334 099mV4762= utbekit Auu
mV6247k 50M 1
M 1mV 50
gG
Ggbe RR
Ruu
3 feladat
a) Az erősiacutető bemeneti aacuteramkoumlre eacutes a bemeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesa
23 aacutebra
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
34
gbeC RrXbe
beaC Cf
Xbe
12
1
nFHzRrf
Cgbea
be 71510101102
1
2
146
1
a) Az erősiacutető kimeneti aacuteramkoumlre eacutes a kimeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesa
24 aacutebra
tkiC RrXki
kiaC Cf
Xki
22
1
nFHzRrf
Ctkia
ki 81651020104402
1
2
133
2
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
35
IRODALOMJEGYZEacuteK
FELHASZNAacuteLT IRODALOM Kovaacutecs Csongor Elektronikus aacuteramkoumlroumlk tankoumlnyv Generaacutel Press Kiadoacute 2005
Gergely Istvaacuten Elektrotechnika General Press Kiadoacute 2009
Zombori Beacutela Elektronika Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
Zombori Beacutela Elektronikai feladatgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2008
Koacuteroacutedi Daacutevid ndash Toacuteth S Roacutebert Villamossaacutegtani alapismeretek NSZFI Tankoumlnyvkiadoacute 2005
Horvaacuteth Ernő Elektronika feladatgyűjtemeacuteny I Terra Print Kiadoacute 1994
Szűcs Laacuteszloacuteneacute Elektronikai peacuteldataacuter Lexika Tankoumlnyvkiadoacute 1997
AJAacuteNLOTT IRODALOM U TietzendashCh Scenk Analoacuteg eacutes digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Műszaki Koumlnyvkiadoacute Budapest 1990
Mihaacutely Laacuteszloacute Elektronikai tesztgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
MUNKAANYAG
A(z) 0917-06 modul 038-as szakmai tankoumlnyvi tartalomeleme
felhasznaacutelhatoacute az alaacutebbi szakkeacutepesiacuteteacutesekhez
A szakkeacutepesiacuteteacutes OKJ azonosiacutetoacute szaacutema A szakkeacutepesiacuteteacutes megnevezeacutese
54 523 01 0000 00 00 Elektronikai technikus
A szakmai tankoumlnyvi tartalomelem feldolgozaacutesaacutehoz ajaacutenlott oacuteraszaacutem
10 oacutera
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
16
Saacutevszeacutelesseacuteg (B) az alsoacute- eacutes a felső hataacuterfrekvenciaacutek koumlzoumltti frekvenciatartomaacuteny
af ffB
A 15 aacutebra szemleacutelteti egy szeacutelessaacutevuacute erősiacutető frekvenciameneteacutet saacutevszeacutelesseacutegeacutet alsoacute- eacutes felső hataacuterfrekvenciaacutejaacutet
15 aacutebra Egy szeacutelessaacutevuacute erősiacutető frekvenciamenete
A 15 aacutebraacuten megfigyelhető egy gyakorlati szeacutelessaacutevuacute erősiacutető frekvenciafuumlggeacutese hataacuterfrekvenciaacutei koumlzepes frekvenciaacuteja eacutes saacutevszeacutelesseacutege
A műszaki gyakorlatban alkalmazott erősiacutetőkkel szemben elvaacuteraacutes hogy a műkoumldeacutesi tartomaacutenyban a bemeneti eacutes kimeneti jel alakja ne teacuterjen el egymaacutestoacutel A valoacutesaacutegban felleacutepő zajok zavarok torziacutetaacutesokat okoznak a felerősiacutetett jel alakjaacuteban
A tovaacutebbiakban megvizsgaacuteljuk a zajok eacutes torziacutetaacutesok erősiacutetőkre gyakorolt hataacutesait a zajok eacutes torziacutetaacutesok legfontosabb jellemzőit
Jel a hasznos informaacutecioacutet tartalmazoacute feszuumlltseacuteg vagy aacuteram meghataacuterozott időfuumlggveacuteny szerinti vaacuteltozaacutesa
Zaj zavaroacute jelek oumlsszesseacutege melynek időfuumlggveacutenye szabaacutelytalan s hasznos informaacutecioacutet nem tartalmaz
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
17
Az erősiacutetőkben keletkező zajokat doumlntő meacuterteacutekben a toumllteacuteshordozoacutek rendezetlen mozgaacutesa okozza Az ilyen zajok felleacutepnek az erősiacutető ohmos jellegű ellenaacutellaacutesaiban eacutes aktiacutev eszkoumlzeiben egyaraacutent Fajtaacutei
Termikus zaj a toumllteacuteshordozoacutek rendezetlen hőmozgaacutesa miatt felleacutepő zaj Eacuterteacutekeacutet aacutetlagos zajteljesiacutetmeacutenykeacutent zajfeszuumlltseacutegkeacutent vagy zajaacuteramkeacutent adjaacutek meg
Soumlreacutetzaj feacutelvezetőkben a toumllteacuteshordozoacutek PN aacutetmeneten toumlrteacutenő aacutethaladaacutesaacutenaacutel keletkezik Kisfrekvenciaacuten főleg a Zener dioacutedaacuteknaacutel jelentős
Villoacutedzaacutesi zaj (flicker-zaj) aktiacutev eacutes passziacutev aacuteramkoumlri elemeken a gyaacutertaacutestechnoloacutegia koumlvetkezteacuteben felleacutepő zaj Kisfrekvenciaacuten leginkaacutebb a MOSFET-ekneacutel veszeacutelyes
Jelzaj viszony a jelteljesiacutetmeacuteny eacutes a zajteljesiacutetmeacuteny haacutenyadosa dB-ben kifejezve Az erősiacutető zajossaacutegaacutenak egyik szaacutemszerű jellemzője (Angol roumlvidiacuteteacutessel SNR vagy SN rarr Signal to Noise Ratio)
dBlg10
dB
zaj
jel
zaj
jel
P
P
P
P
A keacutepletben Pjel rarr jelteljesiacutetmeacuteny Pzaj rarr zajteljesiacutetmeacuteny
Zajteacutenyező az erősiacutető bemeneteacutere eacutes kimeneteacutere vonatkoztatott jelzaj viszonyok haacutenyadosa dB-ben kifejezve
dB1
lg10lg10e
dB
bzaj
kizaj
p
kizaj
kijel
bezaj
bejel
P
P
A
P
P
P
P
F
A keacutepletben AP rarr az erősiacutető teljesiacutetmeacutenyerősiacuteteacutese
Zajszint a hangossaacuteg eacuterzeacutekeleacuteseacutehez tartozoacute jellemző amely a meacutert zajteljesiacutetmeacuteny eacutes a hallaacuteskuumlszoumlb hangintenzitaacutesaacutehoz tartozoacute zajteljesiacutetmeacuteny haacutenyadosa dB-ben kifejezve
dBlg100
dB
zaj
zaj
P
Pd
A keacutepletben viszonyiacutetaacutesi alapkeacutent a Pzaj0 rarr a hallaacuteskuumlszoumlb hangintenzitaacutesaacutehoz (1 kHz-neacutel 10-12 Wm2) tartozoacute zajteljesiacutetmeacuteny szerepel
Eacuterdekesseacuteg a zajszint emberi szervezetre gyakorolt hataacutesa a hangossaacuteg fuumlggveacutenyeacuteben a koumlvetkező
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
18
- 30 dB zajszint rarr pszicheacutes - 65 dB zajszint rarr vegetatiacutev - 90 dB zajszint rarr halloacuteszervi - 120 dB zajszint rarr faacutejdalomkuumlszoumlb - 120 -130 dB zajszint rarr maradandoacute hallaacuteskaacuterosodaacutes - 160 dB zajszint rarr dobhaacutertyarepedeacutes - 175 dB zajszint rarr halaacutelos koumlvetkezmeacutenyű
Torziacutetaacutes erősiacutetőkben felleacutepő jelenseacuteg melynek hataacutesaacutera a vezeacuterlő analoacuteg jel időfuumlggveacutenyeacutenek tulajdonsaacutegai a kimenetre eacuterve nem kiacutevaacutent moacutedon megvaacuteltoznak Maacuteskeacutent fogalmazva a jel spektrumaacuteban talaacutelhatoacute kuumlloumlnboumlző frekvenciaacutejuacute oumlsszetevők erősiacuteteacuteskor moacutedosulnak A torzulaacutesok meacuterteacutekeacutet a vezeacuterlő analoacuteg jel frekvenciaacuteja eacutes amplituacutedoacuteja befolyaacutesolja
Lineaacuteris torziacutetaacutesok az erősiacutető a kuumlloumlnboumlző frekvenciaacutejuacute jeleket nem egyforma meacuterteacutekben erősiacuteti (frekvenciatorziacutetaacutes) illetve moacutedosiacutetja a jel komponenseinek egymaacuteshoz viszonyiacutetott faacutezishelyzeteacutet (faacutezistorziacutetaacutes) A lineaacuteris torziacutetaacutesokat az erősiacutető frekvenciafuumlggő lineaacuteris karakterisztikaacutejuacute elemei (L C) okozzaacutek
Nemlineaacuteris torziacutetaacutesok az erősiacutető a kuumlloumlnboumlző amplituacutedoacutejuacute jeleket nem egyforma meacuterteacutekben erősiacuteti Az erősiacutető kimeneteacuten nem kiacutevaacutenatos jeloumlsszetevők jelennek meg Harmonikus torziacutetaacutes a kimeneten megjelenő jeloumlsszetevők frekvenciaacutei a bemeneti jeloumlsszetevők frekvenciaacutejaacutenak (alapharmonikus) egeacutesz szaacutemuacute toumlbbszoumlroumlsei (felharmonikusok) Modulaacutecioacutes torziacutetaacutes a kimeneten megjelenő jeloumlsszetevők frekvenciaacutei a bemeneti jeloumlsszetevők frekvenciaacuteinak oumlsszegei eacutes kuumlloumlnbseacutegei A nemlineaacuteris torziacutetaacutesokat az erősiacutető nemlineaacuteris karakterisztikaacutejuacute elemei (feacutelvezető eszkoumlzoumlk) okozzaacutek
Harmonikus torziacutetaacutesi teacutenyező az oumlsszegzett felharmonikusok effektiacutev eacuterteacutekeacutenek eacutes a teljes jel effektiacutev eacuterteacutekeacutenek az araacutenya -ban kifejezve
223
22
21
223
22
n
nh
UUUU
UUUk
U1rarr az alapharmonikus jel feszuumlltseacutegeacutenek effektiacutev eacuterteacuteke
U2 U3hellipUn rarr a felharmonikus jelek feszuumlltseacutegeinek effektiacutev eacuterteacuteke
4 Erősiacutetők meacuteretezeacutese
Az erősiacutető fokozatok meacuteretezeacutese a műszaki gyakorlatban leegyszerűsiacutetve 3 fő leacutepeacutesből aacutell A meacuteretezeacutes leacutepeacutesei
1 leacutepeacutes az aacuteramkoumlr feleacutepiacuteteacuteseacutenek megtervezeacutese az aacuteramkoumlr megrajzolaacutesa
2 leacutepeacutes munkapont beaacutelliacutetaacutes
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
19
3 leacutepeacutes vaacuteltakozoacute aacuteramuacute erősiacutető parameacuteterek meghataacuterozaacutesa
Az eddig taacutergyaltak alapjaacuten tegyuumlnk kiacuteseacuterletet egy kivaacutelasztott erősiacutető alapkapcsolaacutes meacuteretezeacuteseacutere
MEacuteRETEZEacuteSI FELADAT
Veacutegezzuumlk el a 16 aacutebraacuten laacutethatoacute source kapcsolaacutesuacute unipolaacuteris tranzisztoros erősiacutető meacuteretezeacuteseacutet
Munkaponti adatok UGS0 = -2 V UDS0 = 8 V ID0 = 14 mA jFET parameacuteterek y21 = 10 mS y22 = 25 microS Egyeacuteb adatok UT = 24 V RG = 200 kΩ Rt = 15 kΩ ug = 25 mV Rg = 25 kΩ Feladatok a) Hataacuterozzuk meg RS eacutes RD eacuterteacutekeacutet b) Hataacuterozzuk meg a fokozat bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesaacutet c) Hataacuterozzuk meg a terhelt erősiacutető feszuumlltseacutegerősiacuteteacuteseacutet d) Hataacuterozzuk meg a terhelt erősiacutető kimeneti feszuumlltseacutegeacutet e) Hataacuterozzuk meg Cki eacuterteacutekeacutet uacutegy hogy a kapcsolaacutes alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja fa =15 Hz legyen (A toumlbbi kapacitaacutes nem szoacutel bele az aacutetvitelbe)
16 aacutebra Source kapcsolaacutesuacute unipolaacuteris tranzisztoros erősiacutető
Megoldaacutes
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
20
a) Az aacuteramkoumlroumln bejeloumllt egyenfeszuumlltseacutegek eacutes egyenaacuteramok figyelembeveacuteteleacutevel az oumlsszefuumlggeacutesek feliacuteraacutesaacutehoz az elektrotechnika Ohm- eacutes Kirchhoff toumlrveacutenyeit alkalmazzuk (A kapcsolaacutes bemeneteacuten az IG gate aacuteram elhanyagolhatoacute)
SRGS UU 0
kI
UR
D
GSS 431
mA 41
V 2
0
0
kV
I
UUUR
D
RDSTD
S 10mA 41
2V 8V 24
0
0
b) Az erősiacutető bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesaacutet a kapcsolaacutes y parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacuteből lehet legegyszerűbben meghataacuterozni A helyettesiacutető keacutep a 17 aacutebraacuten laacutethatoacute
17 aacutebra A source kapcsolaacutesuacute erősiacutető y parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
Ha a bemenet felől illetve a kimenet felől betekintuumlnk a helyettesiacutető neacutegypoacutelusba koumlnnyedeacuten feliacuterhatjuk a bemeneti eacutes a kimeneti ellenaacutellaacutes oumlsszefuumlggeacuteseacutet majd behelyettesiacuteteacutes utaacuten meghataacuterozhatjuk az eacuterteacutekeket
kRr Gbe 200
kS
ky
Rr Dki 825
110
1
22
c) A feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes meghataacuterozaacutesaacutehoz egy roumlvid levezeteacutes utaacuten eljuthatunk
be
kiut u
uA
tD
sbeski RR
yuyu
2221
1
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
21
152)158(10)(21 kkmSRRyA tkiut
A veacutegeredmeacutenyből laacutethatoacute hogy az erősiacutető faacutezist fordiacutet
d) A kimeneti feszuumlltseacuteg meghataacuterozaacutesaacutehoz előszoumlr fel kell iacuterni a vezeacuterlő generaacutetorboacutel az erősiacutető bemeneteacutere jutoacute vaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteget majd a feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes segiacutetseacutegeacutevel kimeneti feszuumlltseacuteggeacute alakiacutetva hataacuterozhatjuk meg a pontos eacuterteacuteket
mVRR
Ruu
gG
Ggbe 2222
k 25k 002
k 002mV 25
VmVuAu beutkit 1612222152
e) A megadott parameacuteterek szerint az erősiacutető alsoacute hataacuterfrekvenciaacutejaacutet csak a Cki kimeneti kapacitaacutes okozza Az erősiacutető helyettesiacutető keacutepeacutenek kimeneti koumlreacuteben (ld 18 aacutebra) a hataacuterfrekvencia definiacutecioacutejaacuteboacutel adoacutedoacute egyenlőseacutegből a hataacuterfrekvencia kiszaacutemiacutetaacutesaacutehoz juthatunk
18 aacutebra Az erősiacutető kimeneti koumlreacutenek kisfrekvenciaacutes helyettesiacutető keacutepe
A feszuumlltseacutegosztaacutes toumlrveacutenyeacutet alkalmazva levezeteacutessel bizonyiacutethatoacute hogy a hataacuterfrekvenciaacuten bekoumlvetkező 3 dB-es erősiacuteteacutes szintcsoumlkkeneacutesneacutel a csatoloacute kondenzaacutetor reaktanciaacuteja eacuterteacutekre megegyezik a koumlruumlloumltte elhelyezkedő ellenaacutellaacutesok eredőjeacutevel
tkitDC RrRRy
Xki
22
1
kiaC Cf
Xki
2
1
nFHzRrf
Ctkia
ki 46210511080152
1
2
144
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
22
Oumlsszefoglalaacutes
Az esetfelveteacutes kapcsaacuten kideruumllt hogy leendő munkahelye a koumlzeljoumlvőben uacutej szakmai profilra fog aacutetaacutellni Az uacutej feladatok koumlzoumltt gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők tervezeacutese eacutes meacuteretezeacutese szerepel A munkaacuteba aacutellaacutes előtt egy speciaacutelis szakmai tanfolyamon vesz reacuteszt melynek beleacutepeacutesi felteacutetele a bipolaacuteris eacutes unipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett erősiacutetőfokozatok munkapontbeaacutelliacutetaacutesi megoldaacutesainak vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőinek az ismerete Jelen tananyagreacutesztől segiacutetseacuteget kaphatott a meacuteretezeacutesi alapok elsajaacutetiacutetaacutesaacutehoz felfrissiacuteteacuteseacutehez
Az informaacutecioacutefrissiacuteteacutes roumlvid bevezetővel kezdődoumltt melyben taacutejeacutekozoacutedhatott a szakmai informaacutecioacutetartalomra vonatkozoacute tudnivaloacutekroacutel
A gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők meacuteretezeacuteseacutehez szilaacuterd alapokat nyuacutejtott az erősiacutetők feleacutepiacuteteacuteseacutenek belső kapcsolatrendszereacutenek a megismereacutese Ehhez meg kellett vizsgaacutelni az elviekben leacutetező sztatikus műkoumldeacutesi uumlzemmoacutedot ahonnan egyenes uacutet vezetett az elektronikai gyakorlat dinamikus uumlzemmoacutedjaacutenak a tisztaacutezaacutesaacutehoz
Egy erősiacutető fokozat műkoumldteteacutese előtt biztosiacutetani kellett a munkapont beaacutelliacutetaacutest amely leacutenyegeacuteben az erősiacutető egyenaacuteramuacute meacuteretezeacuteseacutet jelentette Tisztaacutezoacutedtak a kuumlloumlnboumlző osztaacutelyokba sorolt munkapontbeaacutelliacutetaacutesi megoldaacutesok előnyei eacutes haacutetraacutenyai Kapcsolaacutesi rajzok bizonyiacutetottaacutek hogy a munkapontbeaacutelliacutetaacutes megvaloacutesiacutethatoacute egy taacutepegyseacuteg eacutes az aktiacutev elemhez csatlakozoacute kuumlloumlnboumlző eacuterteacutekű ellenaacutellaacutesok beiktataacutesaacuteval
Az aktiacutev elemelemek eacutes a kapcsoloacutedoacute ellenaacutellaacutesok meghataacuteroztaacutek az erősiacutetők vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőit Kuumlloumln kategoacuteriaacuteba keruumlltek az erősiacuteteacutes fajtaacutek a be- eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesok eacutes az erősiacutető egyeacuteb jellemzői Egy erősiacutető fokozat frekvencia-aacutetviteleacutenek taacutergyalaacutesaacutenaacutel tisztaacutezoacutedott hogy csatoloacute- hidegiacutető- szereleacutesi- szoacutert- eacutes reacuteteg-kapacitaacutesok is befolyaacutesoljaacutek a műkoumldeacutest
Az erősiacutetők meacuteretezeacutese alapvetően munkapont beaacutelliacutetaacutest eacutes vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzők meghataacuterozaacutesaacutet jelentette A meacuteretezeacutest megkoumlnnyiacutetette az aktiacutev elem illetve a teljes erősiacutető neacutegypoacutelusos helyettesiacutető keacutepeacutenek a felrajzolaacutesa Mindezt kuumlloumln-kuumlloumln meg kellett vizsgaacutelni a bipolaacuteris eacutes az unipolaacuteris tranzisztorral feleacutepiacutetett erősiacutetőkneacutel Egy oumlsszefoglaloacute taacuteblaacutezatboacutel kideruumllt hogy a műszaki gyakorlatban igen sokfeacutele erősiacutető elnevezeacutessel talaacutelkozhatunk A meacuteretezeacutes gyakorlati megvaloacutesiacutetaacutesaacutet mintafeladatok eacutes meacutertezeacutesi feladat zaacuterta
A meacuteretezeacutes leacutepeacuteseinek elmeacuteleti tisztaacutezaacutesa majd veacutegrehajtaacutesa utaacuten elegendő informaacutecioacute gyűlhetett oumlssze az erősiacutető aacuteramkoumlroumlk megtervezeacuteseacutehez oumlsszeaacutelliacutetaacutesaacutehoz eacutes a gyakorlati alkalmazaacutesaihoz
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
23
TANULAacuteSIRAacuteNYIacuteTOacute
Az elektronikai aacuteramkoumlroumlk alapjait taacutergyaloacute teacutemakoumlrhoumlz tartozoacute ismeretek alkalmazaacutesaacutehoz az iacuterott szakmai szoumlveg megeacuterteacutese a kuumlloumlnboumlző keacuteszseacutegek fejleszteacutese szuumlkseacuteges
Az elsajaacutetiacutetott informaacutecioacutek gyakorlati alkalmazaacutesaacutehoz elengedhetetlen a gyakorlatias feladateacutertelmezeacutes moacutedszer kompetencia fejleszteacutese
A szakmai szoumlveg alapos tanulmaacutenyozaacutesa eacutes feldolgozaacutesa utaacuten ceacutelszerű az alaacutebbi gyakorloacute feladatok megoldaacutesa
1 feladat Egyszerű kapcsolaacutesi rajzok elkeacutesziacuteteacuteseacutevel mutassa be az erősiacutetők sztatikus eacutes dinamikus uumlzemmoacutedja koumlzoumltti kuumlloumlnbseacutegeket
2 feladat Rajzolja fel egy teacutervezeacuterleacutesű tranzisztor transzfer karakterisztikaacutejaacutet s jeloumlljoumln meg rajta egy M1 eacutes M2 munkapontot Az M1 munkapont a lineaacuteris az M2 munkapont a nemlineaacuteris műkoumldeacutesi tartomaacutenyban helyezkedjeacutek el
3 feladat Keacutesziacutetse el egy koumlzoumls emitteres erősiacutetőfokozat kapcsolaacutesi rajzaacutet eacutes hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet Az aacuteramkoumlrhoumlz alkalmazzon 4 db ellenaacutellaacutest 3 db kondenzaacutetort 1 db taacutepegyseacuteget vezeacuterlő generaacutetort eacutes terhelő ellenaacutellaacutest
4 feladat Keacutesziacutetse el egy source kapcsolaacutesuacute JFET-es erősiacutetőfokozat kapcsolaacutesi rajzaacutet eacutes admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet Az aacuteramkoumlrhoumlz alkalmazzon 3 db ellenaacutellaacutest 3 db kondenzaacutetort 1 db taacutepegyseacuteget vezeacuterlő generaacutetort eacutes terhelő ellenaacutellaacutest
5 feladat A 3 eacutes 4 feladathoz elkeacutesziacutetett kapcsolaacutesi rajzokon tuumlntesse fel az aktiacutev elemhez tartozoacute munkaponti feszuumlltseacutegeket eacutes aacuteramokat Iacuterja fel a munkaponti adatok kiszaacutemiacutetaacutesaacutera szolgaacuteloacute matematikai oumlsszefuumlggeacuteseket
6 feladat Iacuterja le az alaacutebbi elektronikai alapfogalmak jelenteacuteseacutet
- B osztaacutelyuacute munkapontbeaacutelliacutetaacutes - hibrid parameacuteteres egyenletrendszer - erősiacutető frekvenciamenete
7 feladat Sorolja fel az erősiacutető fokozatok vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőit Iacuterja fel a jellemzőkhoumlz tartozoacute matematikai oumlsszefuumlggeacuteseket
8 feladat Hataacuterozza meg dB-ben az alaacutebbi viszonyszaacutemban megadott erősiacuteteacutes eacuterteacutekeket
- Au = -150 - Ai = 365 - AP = 1450
9 feladat Hataacuterozza meg viszonyszaacutemban az alaacutebbi dB-ben megadott erősiacuteteacutes eacuterteacutekeket
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
24
- Au = 45 dB - Ai = 32 dB - AP = 70 dB
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
25
OumlNELLENŐRZŐ FELADATOK
1 feladat
Szaacutemiacutetaacutessal hataacuterozza meg az alaacutebbi koumlzoumls emitteres baacutezisaacuteram taacuteplaacutelaacutesuacute erősiacutető munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesait
19 aacutebra
Adatok
UT = 10 V IC0 = 25 mA UE0 = 2 V UCE0 = 3V B = 200 UBE0 = 06 V
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
26
Feladatok
a) Jeloumllje be a kapcsolaacutesi rajzon a munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok meghataacuterozaacutesaacutehoz szuumlkseacuteges egyenaacuteramokat eacutes egyenfeszuumlltseacutegeket
b) Hataacuterozza meg a munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok (RC RE RB) szaacutemszerű eacuterteacutekeacutet
RC =
RE =
RB=
2 feladat
Meacuteretezze az alaacutebbi Source kapcsolaacutesuacute erősiacutető fokozatot
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
27
20 aacutebra
Adatok
UT = 12 V Rt = 20 k RG = 1 M RD = 4 k y21s = 25 mS y22s = 25 S Ug = 50 mV Rg = 50 k
Feladatok
a) Keacutesziacutetse el a meacuteretezeacutes előtt aacutelloacute aacuteramkoumlr admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
28
b) Hataacuterozza meg dB-ben az erősiacutető feszuumlltseacutegerősiacuteteacuteseacutet terhelő ellenaacutellaacutes neacutelkuumll eacutes terheleacutessel
Au=
au=
Aut=
aut=
c) Szaacutemiacutetsa ki az erősiacutető fokozat bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesaacutet
Rbe=
Rki=
d) Hataacuterozza meg a terhelt erősiacutető fokozat kimeneteacuten megjelenő feszuumlltseacuteg eacuterteacutekeacutet
Ukit=
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
29
3 feladat
Meacuteretezze egy RC csatolaacutesuacute erősiacutető alapkapcsolaacutes csatoloacute kondenzaacutetorait
Adatok
rbe= 1 M bemeneti ellenaacutellaacutes rki= 4 k kimeneti ellenaacutellaacutes Rg= 10 k vezeacuterlő generaacutetor belső ellenaacutellaacutesa Rt= 20 k terhelő ellenaacutellaacutes fa1= 10Hz a bemeneti koumlr alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja fa2= 40 Hz a kimeneti koumlr alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja
Feladatok
a) Keacutesziacutetse el az erősiacutető bemeneteacutehez tartozoacute helyettesiacutető aacuteramkoumlrt eacutes az alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a bemeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesaacutet
Cbe=
b) Keacutesziacutetse el az erősiacutető kimeneteacutehez tartozoacute helyettesiacutető aacuteramkoumlrt eacutes az alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a kimeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesaacutet
Cki=
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
30
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
31
MEGOLDAacuteSOK
1 feladat
a) A munkaponti egyenaacuteramok eacutes egyenfeszuumlltseacutegek feltuumlnteteacutese a kapcsolaacutesi rajzon
21 aacutebra
b) A munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok szaacutemszerűsiacutetett meghataacuterozaacutesa
Az ellenaacutellaacutesok kiszaacutemiacutetaacutesaacutehoz a kapcsolaacutesi rajz segiacutetseacutegeacutevel az Ohm- eacutes a Kirchhoff-toumlrveacutenyek alkalmazaacutesaacuteval lehet eljutni
0CEUUUU00
EC RRT
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
32
V2U 00 ER U
E
V5V3V2V10UUUU 0CE00
EC RTR
Ω200mA25
V5
I
UR
0CC
0 CR
μA125200
mA25
B
II 0C
0B
mA12552μA251mA52III 0B0C0E
Ω80mA12525
V2
I
UR
0E
0EE
V47V2V60V10UUUUUU 000R EBETBTB
Ω60μA125
V47
I
UR
0
R B
BB
2 feladat
a) Az erősiacutető fokozat helyettesiacutető keacutepe
22 aacutebra
b) A feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes terheleacutes neacutelkuumll eacutes terheleacutessel
099k 633mS 52 k 4mS 5020
1mS 52
uA
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
33
dBAa uu 1719099lg 20lg 20
697k 083mS 52 k 20k 4mS 5020
1mS 52
utA
dBAa uut 7217697lg 20lg 20
c) Az erősiacutető bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesa a helyettesiacutető keacutep alapjaacuten
M 1 Gbe Rr
k 633k 4mS 0025
1=
1
22D
ski R
yr
d) A terhelt erősiacutető kimeneti feszuumlltseacutege
mV 334 099mV4762= utbekit Auu
mV6247k 50M 1
M 1mV 50
gG
Ggbe RR
Ruu
3 feladat
a) Az erősiacutető bemeneti aacuteramkoumlre eacutes a bemeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesa
23 aacutebra
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
34
gbeC RrXbe
beaC Cf
Xbe
12
1
nFHzRrf
Cgbea
be 71510101102
1
2
146
1
a) Az erősiacutető kimeneti aacuteramkoumlre eacutes a kimeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesa
24 aacutebra
tkiC RrXki
kiaC Cf
Xki
22
1
nFHzRrf
Ctkia
ki 81651020104402
1
2
133
2
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
35
IRODALOMJEGYZEacuteK
FELHASZNAacuteLT IRODALOM Kovaacutecs Csongor Elektronikus aacuteramkoumlroumlk tankoumlnyv Generaacutel Press Kiadoacute 2005
Gergely Istvaacuten Elektrotechnika General Press Kiadoacute 2009
Zombori Beacutela Elektronika Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
Zombori Beacutela Elektronikai feladatgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2008
Koacuteroacutedi Daacutevid ndash Toacuteth S Roacutebert Villamossaacutegtani alapismeretek NSZFI Tankoumlnyvkiadoacute 2005
Horvaacuteth Ernő Elektronika feladatgyűjtemeacuteny I Terra Print Kiadoacute 1994
Szűcs Laacuteszloacuteneacute Elektronikai peacuteldataacuter Lexika Tankoumlnyvkiadoacute 1997
AJAacuteNLOTT IRODALOM U TietzendashCh Scenk Analoacuteg eacutes digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Műszaki Koumlnyvkiadoacute Budapest 1990
Mihaacutely Laacuteszloacute Elektronikai tesztgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
MUNKAANYAG
A(z) 0917-06 modul 038-as szakmai tankoumlnyvi tartalomeleme
felhasznaacutelhatoacute az alaacutebbi szakkeacutepesiacuteteacutesekhez
A szakkeacutepesiacuteteacutes OKJ azonosiacutetoacute szaacutema A szakkeacutepesiacuteteacutes megnevezeacutese
54 523 01 0000 00 00 Elektronikai technikus
A szakmai tankoumlnyvi tartalomelem feldolgozaacutesaacutehoz ajaacutenlott oacuteraszaacutem
10 oacutera
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
17
Az erősiacutetőkben keletkező zajokat doumlntő meacuterteacutekben a toumllteacuteshordozoacutek rendezetlen mozgaacutesa okozza Az ilyen zajok felleacutepnek az erősiacutető ohmos jellegű ellenaacutellaacutesaiban eacutes aktiacutev eszkoumlzeiben egyaraacutent Fajtaacutei
Termikus zaj a toumllteacuteshordozoacutek rendezetlen hőmozgaacutesa miatt felleacutepő zaj Eacuterteacutekeacutet aacutetlagos zajteljesiacutetmeacutenykeacutent zajfeszuumlltseacutegkeacutent vagy zajaacuteramkeacutent adjaacutek meg
Soumlreacutetzaj feacutelvezetőkben a toumllteacuteshordozoacutek PN aacutetmeneten toumlrteacutenő aacutethaladaacutesaacutenaacutel keletkezik Kisfrekvenciaacuten főleg a Zener dioacutedaacuteknaacutel jelentős
Villoacutedzaacutesi zaj (flicker-zaj) aktiacutev eacutes passziacutev aacuteramkoumlri elemeken a gyaacutertaacutestechnoloacutegia koumlvetkezteacuteben felleacutepő zaj Kisfrekvenciaacuten leginkaacutebb a MOSFET-ekneacutel veszeacutelyes
Jelzaj viszony a jelteljesiacutetmeacuteny eacutes a zajteljesiacutetmeacuteny haacutenyadosa dB-ben kifejezve Az erősiacutető zajossaacutegaacutenak egyik szaacutemszerű jellemzője (Angol roumlvidiacuteteacutessel SNR vagy SN rarr Signal to Noise Ratio)
dBlg10
dB
zaj
jel
zaj
jel
P
P
P
P
A keacutepletben Pjel rarr jelteljesiacutetmeacuteny Pzaj rarr zajteljesiacutetmeacuteny
Zajteacutenyező az erősiacutető bemeneteacutere eacutes kimeneteacutere vonatkoztatott jelzaj viszonyok haacutenyadosa dB-ben kifejezve
dB1
lg10lg10e
dB
bzaj
kizaj
p
kizaj
kijel
bezaj
bejel
P
P
A
P
P
P
P
F
A keacutepletben AP rarr az erősiacutető teljesiacutetmeacutenyerősiacuteteacutese
Zajszint a hangossaacuteg eacuterzeacutekeleacuteseacutehez tartozoacute jellemző amely a meacutert zajteljesiacutetmeacuteny eacutes a hallaacuteskuumlszoumlb hangintenzitaacutesaacutehoz tartozoacute zajteljesiacutetmeacuteny haacutenyadosa dB-ben kifejezve
dBlg100
dB
zaj
zaj
P
Pd
A keacutepletben viszonyiacutetaacutesi alapkeacutent a Pzaj0 rarr a hallaacuteskuumlszoumlb hangintenzitaacutesaacutehoz (1 kHz-neacutel 10-12 Wm2) tartozoacute zajteljesiacutetmeacuteny szerepel
Eacuterdekesseacuteg a zajszint emberi szervezetre gyakorolt hataacutesa a hangossaacuteg fuumlggveacutenyeacuteben a koumlvetkező
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
18
- 30 dB zajszint rarr pszicheacutes - 65 dB zajszint rarr vegetatiacutev - 90 dB zajszint rarr halloacuteszervi - 120 dB zajszint rarr faacutejdalomkuumlszoumlb - 120 -130 dB zajszint rarr maradandoacute hallaacuteskaacuterosodaacutes - 160 dB zajszint rarr dobhaacutertyarepedeacutes - 175 dB zajszint rarr halaacutelos koumlvetkezmeacutenyű
Torziacutetaacutes erősiacutetőkben felleacutepő jelenseacuteg melynek hataacutesaacutera a vezeacuterlő analoacuteg jel időfuumlggveacutenyeacutenek tulajdonsaacutegai a kimenetre eacuterve nem kiacutevaacutent moacutedon megvaacuteltoznak Maacuteskeacutent fogalmazva a jel spektrumaacuteban talaacutelhatoacute kuumlloumlnboumlző frekvenciaacutejuacute oumlsszetevők erősiacuteteacuteskor moacutedosulnak A torzulaacutesok meacuterteacutekeacutet a vezeacuterlő analoacuteg jel frekvenciaacuteja eacutes amplituacutedoacuteja befolyaacutesolja
Lineaacuteris torziacutetaacutesok az erősiacutető a kuumlloumlnboumlző frekvenciaacutejuacute jeleket nem egyforma meacuterteacutekben erősiacuteti (frekvenciatorziacutetaacutes) illetve moacutedosiacutetja a jel komponenseinek egymaacuteshoz viszonyiacutetott faacutezishelyzeteacutet (faacutezistorziacutetaacutes) A lineaacuteris torziacutetaacutesokat az erősiacutető frekvenciafuumlggő lineaacuteris karakterisztikaacutejuacute elemei (L C) okozzaacutek
Nemlineaacuteris torziacutetaacutesok az erősiacutető a kuumlloumlnboumlző amplituacutedoacutejuacute jeleket nem egyforma meacuterteacutekben erősiacuteti Az erősiacutető kimeneteacuten nem kiacutevaacutenatos jeloumlsszetevők jelennek meg Harmonikus torziacutetaacutes a kimeneten megjelenő jeloumlsszetevők frekvenciaacutei a bemeneti jeloumlsszetevők frekvenciaacutejaacutenak (alapharmonikus) egeacutesz szaacutemuacute toumlbbszoumlroumlsei (felharmonikusok) Modulaacutecioacutes torziacutetaacutes a kimeneten megjelenő jeloumlsszetevők frekvenciaacutei a bemeneti jeloumlsszetevők frekvenciaacuteinak oumlsszegei eacutes kuumlloumlnbseacutegei A nemlineaacuteris torziacutetaacutesokat az erősiacutető nemlineaacuteris karakterisztikaacutejuacute elemei (feacutelvezető eszkoumlzoumlk) okozzaacutek
Harmonikus torziacutetaacutesi teacutenyező az oumlsszegzett felharmonikusok effektiacutev eacuterteacutekeacutenek eacutes a teljes jel effektiacutev eacuterteacutekeacutenek az araacutenya -ban kifejezve
223
22
21
223
22
n
nh
UUUU
UUUk
U1rarr az alapharmonikus jel feszuumlltseacutegeacutenek effektiacutev eacuterteacuteke
U2 U3hellipUn rarr a felharmonikus jelek feszuumlltseacutegeinek effektiacutev eacuterteacuteke
4 Erősiacutetők meacuteretezeacutese
Az erősiacutető fokozatok meacuteretezeacutese a műszaki gyakorlatban leegyszerűsiacutetve 3 fő leacutepeacutesből aacutell A meacuteretezeacutes leacutepeacutesei
1 leacutepeacutes az aacuteramkoumlr feleacutepiacuteteacuteseacutenek megtervezeacutese az aacuteramkoumlr megrajzolaacutesa
2 leacutepeacutes munkapont beaacutelliacutetaacutes
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
19
3 leacutepeacutes vaacuteltakozoacute aacuteramuacute erősiacutető parameacuteterek meghataacuterozaacutesa
Az eddig taacutergyaltak alapjaacuten tegyuumlnk kiacuteseacuterletet egy kivaacutelasztott erősiacutető alapkapcsolaacutes meacuteretezeacuteseacutere
MEacuteRETEZEacuteSI FELADAT
Veacutegezzuumlk el a 16 aacutebraacuten laacutethatoacute source kapcsolaacutesuacute unipolaacuteris tranzisztoros erősiacutető meacuteretezeacuteseacutet
Munkaponti adatok UGS0 = -2 V UDS0 = 8 V ID0 = 14 mA jFET parameacuteterek y21 = 10 mS y22 = 25 microS Egyeacuteb adatok UT = 24 V RG = 200 kΩ Rt = 15 kΩ ug = 25 mV Rg = 25 kΩ Feladatok a) Hataacuterozzuk meg RS eacutes RD eacuterteacutekeacutet b) Hataacuterozzuk meg a fokozat bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesaacutet c) Hataacuterozzuk meg a terhelt erősiacutető feszuumlltseacutegerősiacuteteacuteseacutet d) Hataacuterozzuk meg a terhelt erősiacutető kimeneti feszuumlltseacutegeacutet e) Hataacuterozzuk meg Cki eacuterteacutekeacutet uacutegy hogy a kapcsolaacutes alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja fa =15 Hz legyen (A toumlbbi kapacitaacutes nem szoacutel bele az aacutetvitelbe)
16 aacutebra Source kapcsolaacutesuacute unipolaacuteris tranzisztoros erősiacutető
Megoldaacutes
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
20
a) Az aacuteramkoumlroumln bejeloumllt egyenfeszuumlltseacutegek eacutes egyenaacuteramok figyelembeveacuteteleacutevel az oumlsszefuumlggeacutesek feliacuteraacutesaacutehoz az elektrotechnika Ohm- eacutes Kirchhoff toumlrveacutenyeit alkalmazzuk (A kapcsolaacutes bemeneteacuten az IG gate aacuteram elhanyagolhatoacute)
SRGS UU 0
kI
UR
D
GSS 431
mA 41
V 2
0
0
kV
I
UUUR
D
RDSTD
S 10mA 41
2V 8V 24
0
0
b) Az erősiacutető bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesaacutet a kapcsolaacutes y parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacuteből lehet legegyszerűbben meghataacuterozni A helyettesiacutető keacutep a 17 aacutebraacuten laacutethatoacute
17 aacutebra A source kapcsolaacutesuacute erősiacutető y parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
Ha a bemenet felől illetve a kimenet felől betekintuumlnk a helyettesiacutető neacutegypoacutelusba koumlnnyedeacuten feliacuterhatjuk a bemeneti eacutes a kimeneti ellenaacutellaacutes oumlsszefuumlggeacuteseacutet majd behelyettesiacuteteacutes utaacuten meghataacuterozhatjuk az eacuterteacutekeket
kRr Gbe 200
kS
ky
Rr Dki 825
110
1
22
c) A feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes meghataacuterozaacutesaacutehoz egy roumlvid levezeteacutes utaacuten eljuthatunk
be
kiut u
uA
tD
sbeski RR
yuyu
2221
1
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
21
152)158(10)(21 kkmSRRyA tkiut
A veacutegeredmeacutenyből laacutethatoacute hogy az erősiacutető faacutezist fordiacutet
d) A kimeneti feszuumlltseacuteg meghataacuterozaacutesaacutehoz előszoumlr fel kell iacuterni a vezeacuterlő generaacutetorboacutel az erősiacutető bemeneteacutere jutoacute vaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteget majd a feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes segiacutetseacutegeacutevel kimeneti feszuumlltseacuteggeacute alakiacutetva hataacuterozhatjuk meg a pontos eacuterteacuteket
mVRR
Ruu
gG
Ggbe 2222
k 25k 002
k 002mV 25
VmVuAu beutkit 1612222152
e) A megadott parameacuteterek szerint az erősiacutető alsoacute hataacuterfrekvenciaacutejaacutet csak a Cki kimeneti kapacitaacutes okozza Az erősiacutető helyettesiacutető keacutepeacutenek kimeneti koumlreacuteben (ld 18 aacutebra) a hataacuterfrekvencia definiacutecioacutejaacuteboacutel adoacutedoacute egyenlőseacutegből a hataacuterfrekvencia kiszaacutemiacutetaacutesaacutehoz juthatunk
18 aacutebra Az erősiacutető kimeneti koumlreacutenek kisfrekvenciaacutes helyettesiacutető keacutepe
A feszuumlltseacutegosztaacutes toumlrveacutenyeacutet alkalmazva levezeteacutessel bizonyiacutethatoacute hogy a hataacuterfrekvenciaacuten bekoumlvetkező 3 dB-es erősiacuteteacutes szintcsoumlkkeneacutesneacutel a csatoloacute kondenzaacutetor reaktanciaacuteja eacuterteacutekre megegyezik a koumlruumlloumltte elhelyezkedő ellenaacutellaacutesok eredőjeacutevel
tkitDC RrRRy
Xki
22
1
kiaC Cf
Xki
2
1
nFHzRrf
Ctkia
ki 46210511080152
1
2
144
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
22
Oumlsszefoglalaacutes
Az esetfelveteacutes kapcsaacuten kideruumllt hogy leendő munkahelye a koumlzeljoumlvőben uacutej szakmai profilra fog aacutetaacutellni Az uacutej feladatok koumlzoumltt gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők tervezeacutese eacutes meacuteretezeacutese szerepel A munkaacuteba aacutellaacutes előtt egy speciaacutelis szakmai tanfolyamon vesz reacuteszt melynek beleacutepeacutesi felteacutetele a bipolaacuteris eacutes unipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett erősiacutetőfokozatok munkapontbeaacutelliacutetaacutesi megoldaacutesainak vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőinek az ismerete Jelen tananyagreacutesztől segiacutetseacuteget kaphatott a meacuteretezeacutesi alapok elsajaacutetiacutetaacutesaacutehoz felfrissiacuteteacuteseacutehez
Az informaacutecioacutefrissiacuteteacutes roumlvid bevezetővel kezdődoumltt melyben taacutejeacutekozoacutedhatott a szakmai informaacutecioacutetartalomra vonatkozoacute tudnivaloacutekroacutel
A gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők meacuteretezeacuteseacutehez szilaacuterd alapokat nyuacutejtott az erősiacutetők feleacutepiacuteteacuteseacutenek belső kapcsolatrendszereacutenek a megismereacutese Ehhez meg kellett vizsgaacutelni az elviekben leacutetező sztatikus műkoumldeacutesi uumlzemmoacutedot ahonnan egyenes uacutet vezetett az elektronikai gyakorlat dinamikus uumlzemmoacutedjaacutenak a tisztaacutezaacutesaacutehoz
Egy erősiacutető fokozat műkoumldteteacutese előtt biztosiacutetani kellett a munkapont beaacutelliacutetaacutest amely leacutenyegeacuteben az erősiacutető egyenaacuteramuacute meacuteretezeacuteseacutet jelentette Tisztaacutezoacutedtak a kuumlloumlnboumlző osztaacutelyokba sorolt munkapontbeaacutelliacutetaacutesi megoldaacutesok előnyei eacutes haacutetraacutenyai Kapcsolaacutesi rajzok bizonyiacutetottaacutek hogy a munkapontbeaacutelliacutetaacutes megvaloacutesiacutethatoacute egy taacutepegyseacuteg eacutes az aktiacutev elemhez csatlakozoacute kuumlloumlnboumlző eacuterteacutekű ellenaacutellaacutesok beiktataacutesaacuteval
Az aktiacutev elemelemek eacutes a kapcsoloacutedoacute ellenaacutellaacutesok meghataacuteroztaacutek az erősiacutetők vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőit Kuumlloumln kategoacuteriaacuteba keruumlltek az erősiacuteteacutes fajtaacutek a be- eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesok eacutes az erősiacutető egyeacuteb jellemzői Egy erősiacutető fokozat frekvencia-aacutetviteleacutenek taacutergyalaacutesaacutenaacutel tisztaacutezoacutedott hogy csatoloacute- hidegiacutető- szereleacutesi- szoacutert- eacutes reacuteteg-kapacitaacutesok is befolyaacutesoljaacutek a műkoumldeacutest
Az erősiacutetők meacuteretezeacutese alapvetően munkapont beaacutelliacutetaacutest eacutes vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzők meghataacuterozaacutesaacutet jelentette A meacuteretezeacutest megkoumlnnyiacutetette az aktiacutev elem illetve a teljes erősiacutető neacutegypoacutelusos helyettesiacutető keacutepeacutenek a felrajzolaacutesa Mindezt kuumlloumln-kuumlloumln meg kellett vizsgaacutelni a bipolaacuteris eacutes az unipolaacuteris tranzisztorral feleacutepiacutetett erősiacutetőkneacutel Egy oumlsszefoglaloacute taacuteblaacutezatboacutel kideruumllt hogy a műszaki gyakorlatban igen sokfeacutele erősiacutető elnevezeacutessel talaacutelkozhatunk A meacuteretezeacutes gyakorlati megvaloacutesiacutetaacutesaacutet mintafeladatok eacutes meacutertezeacutesi feladat zaacuterta
A meacuteretezeacutes leacutepeacuteseinek elmeacuteleti tisztaacutezaacutesa majd veacutegrehajtaacutesa utaacuten elegendő informaacutecioacute gyűlhetett oumlssze az erősiacutető aacuteramkoumlroumlk megtervezeacuteseacutehez oumlsszeaacutelliacutetaacutesaacutehoz eacutes a gyakorlati alkalmazaacutesaihoz
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
23
TANULAacuteSIRAacuteNYIacuteTOacute
Az elektronikai aacuteramkoumlroumlk alapjait taacutergyaloacute teacutemakoumlrhoumlz tartozoacute ismeretek alkalmazaacutesaacutehoz az iacuterott szakmai szoumlveg megeacuterteacutese a kuumlloumlnboumlző keacuteszseacutegek fejleszteacutese szuumlkseacuteges
Az elsajaacutetiacutetott informaacutecioacutek gyakorlati alkalmazaacutesaacutehoz elengedhetetlen a gyakorlatias feladateacutertelmezeacutes moacutedszer kompetencia fejleszteacutese
A szakmai szoumlveg alapos tanulmaacutenyozaacutesa eacutes feldolgozaacutesa utaacuten ceacutelszerű az alaacutebbi gyakorloacute feladatok megoldaacutesa
1 feladat Egyszerű kapcsolaacutesi rajzok elkeacutesziacuteteacuteseacutevel mutassa be az erősiacutetők sztatikus eacutes dinamikus uumlzemmoacutedja koumlzoumltti kuumlloumlnbseacutegeket
2 feladat Rajzolja fel egy teacutervezeacuterleacutesű tranzisztor transzfer karakterisztikaacutejaacutet s jeloumlljoumln meg rajta egy M1 eacutes M2 munkapontot Az M1 munkapont a lineaacuteris az M2 munkapont a nemlineaacuteris műkoumldeacutesi tartomaacutenyban helyezkedjeacutek el
3 feladat Keacutesziacutetse el egy koumlzoumls emitteres erősiacutetőfokozat kapcsolaacutesi rajzaacutet eacutes hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet Az aacuteramkoumlrhoumlz alkalmazzon 4 db ellenaacutellaacutest 3 db kondenzaacutetort 1 db taacutepegyseacuteget vezeacuterlő generaacutetort eacutes terhelő ellenaacutellaacutest
4 feladat Keacutesziacutetse el egy source kapcsolaacutesuacute JFET-es erősiacutetőfokozat kapcsolaacutesi rajzaacutet eacutes admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet Az aacuteramkoumlrhoumlz alkalmazzon 3 db ellenaacutellaacutest 3 db kondenzaacutetort 1 db taacutepegyseacuteget vezeacuterlő generaacutetort eacutes terhelő ellenaacutellaacutest
5 feladat A 3 eacutes 4 feladathoz elkeacutesziacutetett kapcsolaacutesi rajzokon tuumlntesse fel az aktiacutev elemhez tartozoacute munkaponti feszuumlltseacutegeket eacutes aacuteramokat Iacuterja fel a munkaponti adatok kiszaacutemiacutetaacutesaacutera szolgaacuteloacute matematikai oumlsszefuumlggeacuteseket
6 feladat Iacuterja le az alaacutebbi elektronikai alapfogalmak jelenteacuteseacutet
- B osztaacutelyuacute munkapontbeaacutelliacutetaacutes - hibrid parameacuteteres egyenletrendszer - erősiacutető frekvenciamenete
7 feladat Sorolja fel az erősiacutető fokozatok vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőit Iacuterja fel a jellemzőkhoumlz tartozoacute matematikai oumlsszefuumlggeacuteseket
8 feladat Hataacuterozza meg dB-ben az alaacutebbi viszonyszaacutemban megadott erősiacuteteacutes eacuterteacutekeket
- Au = -150 - Ai = 365 - AP = 1450
9 feladat Hataacuterozza meg viszonyszaacutemban az alaacutebbi dB-ben megadott erősiacuteteacutes eacuterteacutekeket
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
24
- Au = 45 dB - Ai = 32 dB - AP = 70 dB
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
25
OumlNELLENŐRZŐ FELADATOK
1 feladat
Szaacutemiacutetaacutessal hataacuterozza meg az alaacutebbi koumlzoumls emitteres baacutezisaacuteram taacuteplaacutelaacutesuacute erősiacutető munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesait
19 aacutebra
Adatok
UT = 10 V IC0 = 25 mA UE0 = 2 V UCE0 = 3V B = 200 UBE0 = 06 V
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
26
Feladatok
a) Jeloumllje be a kapcsolaacutesi rajzon a munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok meghataacuterozaacutesaacutehoz szuumlkseacuteges egyenaacuteramokat eacutes egyenfeszuumlltseacutegeket
b) Hataacuterozza meg a munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok (RC RE RB) szaacutemszerű eacuterteacutekeacutet
RC =
RE =
RB=
2 feladat
Meacuteretezze az alaacutebbi Source kapcsolaacutesuacute erősiacutető fokozatot
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
27
20 aacutebra
Adatok
UT = 12 V Rt = 20 k RG = 1 M RD = 4 k y21s = 25 mS y22s = 25 S Ug = 50 mV Rg = 50 k
Feladatok
a) Keacutesziacutetse el a meacuteretezeacutes előtt aacutelloacute aacuteramkoumlr admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
28
b) Hataacuterozza meg dB-ben az erősiacutető feszuumlltseacutegerősiacuteteacuteseacutet terhelő ellenaacutellaacutes neacutelkuumll eacutes terheleacutessel
Au=
au=
Aut=
aut=
c) Szaacutemiacutetsa ki az erősiacutető fokozat bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesaacutet
Rbe=
Rki=
d) Hataacuterozza meg a terhelt erősiacutető fokozat kimeneteacuten megjelenő feszuumlltseacuteg eacuterteacutekeacutet
Ukit=
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
29
3 feladat
Meacuteretezze egy RC csatolaacutesuacute erősiacutető alapkapcsolaacutes csatoloacute kondenzaacutetorait
Adatok
rbe= 1 M bemeneti ellenaacutellaacutes rki= 4 k kimeneti ellenaacutellaacutes Rg= 10 k vezeacuterlő generaacutetor belső ellenaacutellaacutesa Rt= 20 k terhelő ellenaacutellaacutes fa1= 10Hz a bemeneti koumlr alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja fa2= 40 Hz a kimeneti koumlr alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja
Feladatok
a) Keacutesziacutetse el az erősiacutető bemeneteacutehez tartozoacute helyettesiacutető aacuteramkoumlrt eacutes az alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a bemeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesaacutet
Cbe=
b) Keacutesziacutetse el az erősiacutető kimeneteacutehez tartozoacute helyettesiacutető aacuteramkoumlrt eacutes az alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a kimeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesaacutet
Cki=
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
30
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
31
MEGOLDAacuteSOK
1 feladat
a) A munkaponti egyenaacuteramok eacutes egyenfeszuumlltseacutegek feltuumlnteteacutese a kapcsolaacutesi rajzon
21 aacutebra
b) A munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok szaacutemszerűsiacutetett meghataacuterozaacutesa
Az ellenaacutellaacutesok kiszaacutemiacutetaacutesaacutehoz a kapcsolaacutesi rajz segiacutetseacutegeacutevel az Ohm- eacutes a Kirchhoff-toumlrveacutenyek alkalmazaacutesaacuteval lehet eljutni
0CEUUUU00
EC RRT
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
32
V2U 00 ER U
E
V5V3V2V10UUUU 0CE00
EC RTR
Ω200mA25
V5
I
UR
0CC
0 CR
μA125200
mA25
B
II 0C
0B
mA12552μA251mA52III 0B0C0E
Ω80mA12525
V2
I
UR
0E
0EE
V47V2V60V10UUUUUU 000R EBETBTB
Ω60μA125
V47
I
UR
0
R B
BB
2 feladat
a) Az erősiacutető fokozat helyettesiacutető keacutepe
22 aacutebra
b) A feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes terheleacutes neacutelkuumll eacutes terheleacutessel
099k 633mS 52 k 4mS 5020
1mS 52
uA
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
33
dBAa uu 1719099lg 20lg 20
697k 083mS 52 k 20k 4mS 5020
1mS 52
utA
dBAa uut 7217697lg 20lg 20
c) Az erősiacutető bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesa a helyettesiacutető keacutep alapjaacuten
M 1 Gbe Rr
k 633k 4mS 0025
1=
1
22D
ski R
yr
d) A terhelt erősiacutető kimeneti feszuumlltseacutege
mV 334 099mV4762= utbekit Auu
mV6247k 50M 1
M 1mV 50
gG
Ggbe RR
Ruu
3 feladat
a) Az erősiacutető bemeneti aacuteramkoumlre eacutes a bemeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesa
23 aacutebra
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
34
gbeC RrXbe
beaC Cf
Xbe
12
1
nFHzRrf
Cgbea
be 71510101102
1
2
146
1
a) Az erősiacutető kimeneti aacuteramkoumlre eacutes a kimeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesa
24 aacutebra
tkiC RrXki
kiaC Cf
Xki
22
1
nFHzRrf
Ctkia
ki 81651020104402
1
2
133
2
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
35
IRODALOMJEGYZEacuteK
FELHASZNAacuteLT IRODALOM Kovaacutecs Csongor Elektronikus aacuteramkoumlroumlk tankoumlnyv Generaacutel Press Kiadoacute 2005
Gergely Istvaacuten Elektrotechnika General Press Kiadoacute 2009
Zombori Beacutela Elektronika Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
Zombori Beacutela Elektronikai feladatgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2008
Koacuteroacutedi Daacutevid ndash Toacuteth S Roacutebert Villamossaacutegtani alapismeretek NSZFI Tankoumlnyvkiadoacute 2005
Horvaacuteth Ernő Elektronika feladatgyűjtemeacuteny I Terra Print Kiadoacute 1994
Szűcs Laacuteszloacuteneacute Elektronikai peacuteldataacuter Lexika Tankoumlnyvkiadoacute 1997
AJAacuteNLOTT IRODALOM U TietzendashCh Scenk Analoacuteg eacutes digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Műszaki Koumlnyvkiadoacute Budapest 1990
Mihaacutely Laacuteszloacute Elektronikai tesztgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
MUNKAANYAG
A(z) 0917-06 modul 038-as szakmai tankoumlnyvi tartalomeleme
felhasznaacutelhatoacute az alaacutebbi szakkeacutepesiacuteteacutesekhez
A szakkeacutepesiacuteteacutes OKJ azonosiacutetoacute szaacutema A szakkeacutepesiacuteteacutes megnevezeacutese
54 523 01 0000 00 00 Elektronikai technikus
A szakmai tankoumlnyvi tartalomelem feldolgozaacutesaacutehoz ajaacutenlott oacuteraszaacutem
10 oacutera
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
18
- 30 dB zajszint rarr pszicheacutes - 65 dB zajszint rarr vegetatiacutev - 90 dB zajszint rarr halloacuteszervi - 120 dB zajszint rarr faacutejdalomkuumlszoumlb - 120 -130 dB zajszint rarr maradandoacute hallaacuteskaacuterosodaacutes - 160 dB zajszint rarr dobhaacutertyarepedeacutes - 175 dB zajszint rarr halaacutelos koumlvetkezmeacutenyű
Torziacutetaacutes erősiacutetőkben felleacutepő jelenseacuteg melynek hataacutesaacutera a vezeacuterlő analoacuteg jel időfuumlggveacutenyeacutenek tulajdonsaacutegai a kimenetre eacuterve nem kiacutevaacutent moacutedon megvaacuteltoznak Maacuteskeacutent fogalmazva a jel spektrumaacuteban talaacutelhatoacute kuumlloumlnboumlző frekvenciaacutejuacute oumlsszetevők erősiacuteteacuteskor moacutedosulnak A torzulaacutesok meacuterteacutekeacutet a vezeacuterlő analoacuteg jel frekvenciaacuteja eacutes amplituacutedoacuteja befolyaacutesolja
Lineaacuteris torziacutetaacutesok az erősiacutető a kuumlloumlnboumlző frekvenciaacutejuacute jeleket nem egyforma meacuterteacutekben erősiacuteti (frekvenciatorziacutetaacutes) illetve moacutedosiacutetja a jel komponenseinek egymaacuteshoz viszonyiacutetott faacutezishelyzeteacutet (faacutezistorziacutetaacutes) A lineaacuteris torziacutetaacutesokat az erősiacutető frekvenciafuumlggő lineaacuteris karakterisztikaacutejuacute elemei (L C) okozzaacutek
Nemlineaacuteris torziacutetaacutesok az erősiacutető a kuumlloumlnboumlző amplituacutedoacutejuacute jeleket nem egyforma meacuterteacutekben erősiacuteti Az erősiacutető kimeneteacuten nem kiacutevaacutenatos jeloumlsszetevők jelennek meg Harmonikus torziacutetaacutes a kimeneten megjelenő jeloumlsszetevők frekvenciaacutei a bemeneti jeloumlsszetevők frekvenciaacutejaacutenak (alapharmonikus) egeacutesz szaacutemuacute toumlbbszoumlroumlsei (felharmonikusok) Modulaacutecioacutes torziacutetaacutes a kimeneten megjelenő jeloumlsszetevők frekvenciaacutei a bemeneti jeloumlsszetevők frekvenciaacuteinak oumlsszegei eacutes kuumlloumlnbseacutegei A nemlineaacuteris torziacutetaacutesokat az erősiacutető nemlineaacuteris karakterisztikaacutejuacute elemei (feacutelvezető eszkoumlzoumlk) okozzaacutek
Harmonikus torziacutetaacutesi teacutenyező az oumlsszegzett felharmonikusok effektiacutev eacuterteacutekeacutenek eacutes a teljes jel effektiacutev eacuterteacutekeacutenek az araacutenya -ban kifejezve
223
22
21
223
22
n
nh
UUUU
UUUk
U1rarr az alapharmonikus jel feszuumlltseacutegeacutenek effektiacutev eacuterteacuteke
U2 U3hellipUn rarr a felharmonikus jelek feszuumlltseacutegeinek effektiacutev eacuterteacuteke
4 Erősiacutetők meacuteretezeacutese
Az erősiacutető fokozatok meacuteretezeacutese a műszaki gyakorlatban leegyszerűsiacutetve 3 fő leacutepeacutesből aacutell A meacuteretezeacutes leacutepeacutesei
1 leacutepeacutes az aacuteramkoumlr feleacutepiacuteteacuteseacutenek megtervezeacutese az aacuteramkoumlr megrajzolaacutesa
2 leacutepeacutes munkapont beaacutelliacutetaacutes
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
19
3 leacutepeacutes vaacuteltakozoacute aacuteramuacute erősiacutető parameacuteterek meghataacuterozaacutesa
Az eddig taacutergyaltak alapjaacuten tegyuumlnk kiacuteseacuterletet egy kivaacutelasztott erősiacutető alapkapcsolaacutes meacuteretezeacuteseacutere
MEacuteRETEZEacuteSI FELADAT
Veacutegezzuumlk el a 16 aacutebraacuten laacutethatoacute source kapcsolaacutesuacute unipolaacuteris tranzisztoros erősiacutető meacuteretezeacuteseacutet
Munkaponti adatok UGS0 = -2 V UDS0 = 8 V ID0 = 14 mA jFET parameacuteterek y21 = 10 mS y22 = 25 microS Egyeacuteb adatok UT = 24 V RG = 200 kΩ Rt = 15 kΩ ug = 25 mV Rg = 25 kΩ Feladatok a) Hataacuterozzuk meg RS eacutes RD eacuterteacutekeacutet b) Hataacuterozzuk meg a fokozat bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesaacutet c) Hataacuterozzuk meg a terhelt erősiacutető feszuumlltseacutegerősiacuteteacuteseacutet d) Hataacuterozzuk meg a terhelt erősiacutető kimeneti feszuumlltseacutegeacutet e) Hataacuterozzuk meg Cki eacuterteacutekeacutet uacutegy hogy a kapcsolaacutes alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja fa =15 Hz legyen (A toumlbbi kapacitaacutes nem szoacutel bele az aacutetvitelbe)
16 aacutebra Source kapcsolaacutesuacute unipolaacuteris tranzisztoros erősiacutető
Megoldaacutes
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
20
a) Az aacuteramkoumlroumln bejeloumllt egyenfeszuumlltseacutegek eacutes egyenaacuteramok figyelembeveacuteteleacutevel az oumlsszefuumlggeacutesek feliacuteraacutesaacutehoz az elektrotechnika Ohm- eacutes Kirchhoff toumlrveacutenyeit alkalmazzuk (A kapcsolaacutes bemeneteacuten az IG gate aacuteram elhanyagolhatoacute)
SRGS UU 0
kI
UR
D
GSS 431
mA 41
V 2
0
0
kV
I
UUUR
D
RDSTD
S 10mA 41
2V 8V 24
0
0
b) Az erősiacutető bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesaacutet a kapcsolaacutes y parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacuteből lehet legegyszerűbben meghataacuterozni A helyettesiacutető keacutep a 17 aacutebraacuten laacutethatoacute
17 aacutebra A source kapcsolaacutesuacute erősiacutető y parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
Ha a bemenet felől illetve a kimenet felől betekintuumlnk a helyettesiacutető neacutegypoacutelusba koumlnnyedeacuten feliacuterhatjuk a bemeneti eacutes a kimeneti ellenaacutellaacutes oumlsszefuumlggeacuteseacutet majd behelyettesiacuteteacutes utaacuten meghataacuterozhatjuk az eacuterteacutekeket
kRr Gbe 200
kS
ky
Rr Dki 825
110
1
22
c) A feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes meghataacuterozaacutesaacutehoz egy roumlvid levezeteacutes utaacuten eljuthatunk
be
kiut u
uA
tD
sbeski RR
yuyu
2221
1
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
21
152)158(10)(21 kkmSRRyA tkiut
A veacutegeredmeacutenyből laacutethatoacute hogy az erősiacutető faacutezist fordiacutet
d) A kimeneti feszuumlltseacuteg meghataacuterozaacutesaacutehoz előszoumlr fel kell iacuterni a vezeacuterlő generaacutetorboacutel az erősiacutető bemeneteacutere jutoacute vaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteget majd a feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes segiacutetseacutegeacutevel kimeneti feszuumlltseacuteggeacute alakiacutetva hataacuterozhatjuk meg a pontos eacuterteacuteket
mVRR
Ruu
gG
Ggbe 2222
k 25k 002
k 002mV 25
VmVuAu beutkit 1612222152
e) A megadott parameacuteterek szerint az erősiacutető alsoacute hataacuterfrekvenciaacutejaacutet csak a Cki kimeneti kapacitaacutes okozza Az erősiacutető helyettesiacutető keacutepeacutenek kimeneti koumlreacuteben (ld 18 aacutebra) a hataacuterfrekvencia definiacutecioacutejaacuteboacutel adoacutedoacute egyenlőseacutegből a hataacuterfrekvencia kiszaacutemiacutetaacutesaacutehoz juthatunk
18 aacutebra Az erősiacutető kimeneti koumlreacutenek kisfrekvenciaacutes helyettesiacutető keacutepe
A feszuumlltseacutegosztaacutes toumlrveacutenyeacutet alkalmazva levezeteacutessel bizonyiacutethatoacute hogy a hataacuterfrekvenciaacuten bekoumlvetkező 3 dB-es erősiacuteteacutes szintcsoumlkkeneacutesneacutel a csatoloacute kondenzaacutetor reaktanciaacuteja eacuterteacutekre megegyezik a koumlruumlloumltte elhelyezkedő ellenaacutellaacutesok eredőjeacutevel
tkitDC RrRRy
Xki
22
1
kiaC Cf
Xki
2
1
nFHzRrf
Ctkia
ki 46210511080152
1
2
144
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
22
Oumlsszefoglalaacutes
Az esetfelveteacutes kapcsaacuten kideruumllt hogy leendő munkahelye a koumlzeljoumlvőben uacutej szakmai profilra fog aacutetaacutellni Az uacutej feladatok koumlzoumltt gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők tervezeacutese eacutes meacuteretezeacutese szerepel A munkaacuteba aacutellaacutes előtt egy speciaacutelis szakmai tanfolyamon vesz reacuteszt melynek beleacutepeacutesi felteacutetele a bipolaacuteris eacutes unipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett erősiacutetőfokozatok munkapontbeaacutelliacutetaacutesi megoldaacutesainak vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőinek az ismerete Jelen tananyagreacutesztől segiacutetseacuteget kaphatott a meacuteretezeacutesi alapok elsajaacutetiacutetaacutesaacutehoz felfrissiacuteteacuteseacutehez
Az informaacutecioacutefrissiacuteteacutes roumlvid bevezetővel kezdődoumltt melyben taacutejeacutekozoacutedhatott a szakmai informaacutecioacutetartalomra vonatkozoacute tudnivaloacutekroacutel
A gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők meacuteretezeacuteseacutehez szilaacuterd alapokat nyuacutejtott az erősiacutetők feleacutepiacuteteacuteseacutenek belső kapcsolatrendszereacutenek a megismereacutese Ehhez meg kellett vizsgaacutelni az elviekben leacutetező sztatikus műkoumldeacutesi uumlzemmoacutedot ahonnan egyenes uacutet vezetett az elektronikai gyakorlat dinamikus uumlzemmoacutedjaacutenak a tisztaacutezaacutesaacutehoz
Egy erősiacutető fokozat műkoumldteteacutese előtt biztosiacutetani kellett a munkapont beaacutelliacutetaacutest amely leacutenyegeacuteben az erősiacutető egyenaacuteramuacute meacuteretezeacuteseacutet jelentette Tisztaacutezoacutedtak a kuumlloumlnboumlző osztaacutelyokba sorolt munkapontbeaacutelliacutetaacutesi megoldaacutesok előnyei eacutes haacutetraacutenyai Kapcsolaacutesi rajzok bizonyiacutetottaacutek hogy a munkapontbeaacutelliacutetaacutes megvaloacutesiacutethatoacute egy taacutepegyseacuteg eacutes az aktiacutev elemhez csatlakozoacute kuumlloumlnboumlző eacuterteacutekű ellenaacutellaacutesok beiktataacutesaacuteval
Az aktiacutev elemelemek eacutes a kapcsoloacutedoacute ellenaacutellaacutesok meghataacuteroztaacutek az erősiacutetők vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőit Kuumlloumln kategoacuteriaacuteba keruumlltek az erősiacuteteacutes fajtaacutek a be- eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesok eacutes az erősiacutető egyeacuteb jellemzői Egy erősiacutető fokozat frekvencia-aacutetviteleacutenek taacutergyalaacutesaacutenaacutel tisztaacutezoacutedott hogy csatoloacute- hidegiacutető- szereleacutesi- szoacutert- eacutes reacuteteg-kapacitaacutesok is befolyaacutesoljaacutek a műkoumldeacutest
Az erősiacutetők meacuteretezeacutese alapvetően munkapont beaacutelliacutetaacutest eacutes vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzők meghataacuterozaacutesaacutet jelentette A meacuteretezeacutest megkoumlnnyiacutetette az aktiacutev elem illetve a teljes erősiacutető neacutegypoacutelusos helyettesiacutető keacutepeacutenek a felrajzolaacutesa Mindezt kuumlloumln-kuumlloumln meg kellett vizsgaacutelni a bipolaacuteris eacutes az unipolaacuteris tranzisztorral feleacutepiacutetett erősiacutetőkneacutel Egy oumlsszefoglaloacute taacuteblaacutezatboacutel kideruumllt hogy a műszaki gyakorlatban igen sokfeacutele erősiacutető elnevezeacutessel talaacutelkozhatunk A meacuteretezeacutes gyakorlati megvaloacutesiacutetaacutesaacutet mintafeladatok eacutes meacutertezeacutesi feladat zaacuterta
A meacuteretezeacutes leacutepeacuteseinek elmeacuteleti tisztaacutezaacutesa majd veacutegrehajtaacutesa utaacuten elegendő informaacutecioacute gyűlhetett oumlssze az erősiacutető aacuteramkoumlroumlk megtervezeacuteseacutehez oumlsszeaacutelliacutetaacutesaacutehoz eacutes a gyakorlati alkalmazaacutesaihoz
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
23
TANULAacuteSIRAacuteNYIacuteTOacute
Az elektronikai aacuteramkoumlroumlk alapjait taacutergyaloacute teacutemakoumlrhoumlz tartozoacute ismeretek alkalmazaacutesaacutehoz az iacuterott szakmai szoumlveg megeacuterteacutese a kuumlloumlnboumlző keacuteszseacutegek fejleszteacutese szuumlkseacuteges
Az elsajaacutetiacutetott informaacutecioacutek gyakorlati alkalmazaacutesaacutehoz elengedhetetlen a gyakorlatias feladateacutertelmezeacutes moacutedszer kompetencia fejleszteacutese
A szakmai szoumlveg alapos tanulmaacutenyozaacutesa eacutes feldolgozaacutesa utaacuten ceacutelszerű az alaacutebbi gyakorloacute feladatok megoldaacutesa
1 feladat Egyszerű kapcsolaacutesi rajzok elkeacutesziacuteteacuteseacutevel mutassa be az erősiacutetők sztatikus eacutes dinamikus uumlzemmoacutedja koumlzoumltti kuumlloumlnbseacutegeket
2 feladat Rajzolja fel egy teacutervezeacuterleacutesű tranzisztor transzfer karakterisztikaacutejaacutet s jeloumlljoumln meg rajta egy M1 eacutes M2 munkapontot Az M1 munkapont a lineaacuteris az M2 munkapont a nemlineaacuteris műkoumldeacutesi tartomaacutenyban helyezkedjeacutek el
3 feladat Keacutesziacutetse el egy koumlzoumls emitteres erősiacutetőfokozat kapcsolaacutesi rajzaacutet eacutes hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet Az aacuteramkoumlrhoumlz alkalmazzon 4 db ellenaacutellaacutest 3 db kondenzaacutetort 1 db taacutepegyseacuteget vezeacuterlő generaacutetort eacutes terhelő ellenaacutellaacutest
4 feladat Keacutesziacutetse el egy source kapcsolaacutesuacute JFET-es erősiacutetőfokozat kapcsolaacutesi rajzaacutet eacutes admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet Az aacuteramkoumlrhoumlz alkalmazzon 3 db ellenaacutellaacutest 3 db kondenzaacutetort 1 db taacutepegyseacuteget vezeacuterlő generaacutetort eacutes terhelő ellenaacutellaacutest
5 feladat A 3 eacutes 4 feladathoz elkeacutesziacutetett kapcsolaacutesi rajzokon tuumlntesse fel az aktiacutev elemhez tartozoacute munkaponti feszuumlltseacutegeket eacutes aacuteramokat Iacuterja fel a munkaponti adatok kiszaacutemiacutetaacutesaacutera szolgaacuteloacute matematikai oumlsszefuumlggeacuteseket
6 feladat Iacuterja le az alaacutebbi elektronikai alapfogalmak jelenteacuteseacutet
- B osztaacutelyuacute munkapontbeaacutelliacutetaacutes - hibrid parameacuteteres egyenletrendszer - erősiacutető frekvenciamenete
7 feladat Sorolja fel az erősiacutető fokozatok vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőit Iacuterja fel a jellemzőkhoumlz tartozoacute matematikai oumlsszefuumlggeacuteseket
8 feladat Hataacuterozza meg dB-ben az alaacutebbi viszonyszaacutemban megadott erősiacuteteacutes eacuterteacutekeket
- Au = -150 - Ai = 365 - AP = 1450
9 feladat Hataacuterozza meg viszonyszaacutemban az alaacutebbi dB-ben megadott erősiacuteteacutes eacuterteacutekeket
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
24
- Au = 45 dB - Ai = 32 dB - AP = 70 dB
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
25
OumlNELLENŐRZŐ FELADATOK
1 feladat
Szaacutemiacutetaacutessal hataacuterozza meg az alaacutebbi koumlzoumls emitteres baacutezisaacuteram taacuteplaacutelaacutesuacute erősiacutető munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesait
19 aacutebra
Adatok
UT = 10 V IC0 = 25 mA UE0 = 2 V UCE0 = 3V B = 200 UBE0 = 06 V
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
26
Feladatok
a) Jeloumllje be a kapcsolaacutesi rajzon a munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok meghataacuterozaacutesaacutehoz szuumlkseacuteges egyenaacuteramokat eacutes egyenfeszuumlltseacutegeket
b) Hataacuterozza meg a munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok (RC RE RB) szaacutemszerű eacuterteacutekeacutet
RC =
RE =
RB=
2 feladat
Meacuteretezze az alaacutebbi Source kapcsolaacutesuacute erősiacutető fokozatot
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
27
20 aacutebra
Adatok
UT = 12 V Rt = 20 k RG = 1 M RD = 4 k y21s = 25 mS y22s = 25 S Ug = 50 mV Rg = 50 k
Feladatok
a) Keacutesziacutetse el a meacuteretezeacutes előtt aacutelloacute aacuteramkoumlr admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
28
b) Hataacuterozza meg dB-ben az erősiacutető feszuumlltseacutegerősiacuteteacuteseacutet terhelő ellenaacutellaacutes neacutelkuumll eacutes terheleacutessel
Au=
au=
Aut=
aut=
c) Szaacutemiacutetsa ki az erősiacutető fokozat bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesaacutet
Rbe=
Rki=
d) Hataacuterozza meg a terhelt erősiacutető fokozat kimeneteacuten megjelenő feszuumlltseacuteg eacuterteacutekeacutet
Ukit=
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
29
3 feladat
Meacuteretezze egy RC csatolaacutesuacute erősiacutető alapkapcsolaacutes csatoloacute kondenzaacutetorait
Adatok
rbe= 1 M bemeneti ellenaacutellaacutes rki= 4 k kimeneti ellenaacutellaacutes Rg= 10 k vezeacuterlő generaacutetor belső ellenaacutellaacutesa Rt= 20 k terhelő ellenaacutellaacutes fa1= 10Hz a bemeneti koumlr alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja fa2= 40 Hz a kimeneti koumlr alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja
Feladatok
a) Keacutesziacutetse el az erősiacutető bemeneteacutehez tartozoacute helyettesiacutető aacuteramkoumlrt eacutes az alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a bemeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesaacutet
Cbe=
b) Keacutesziacutetse el az erősiacutető kimeneteacutehez tartozoacute helyettesiacutető aacuteramkoumlrt eacutes az alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a kimeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesaacutet
Cki=
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
30
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
31
MEGOLDAacuteSOK
1 feladat
a) A munkaponti egyenaacuteramok eacutes egyenfeszuumlltseacutegek feltuumlnteteacutese a kapcsolaacutesi rajzon
21 aacutebra
b) A munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok szaacutemszerűsiacutetett meghataacuterozaacutesa
Az ellenaacutellaacutesok kiszaacutemiacutetaacutesaacutehoz a kapcsolaacutesi rajz segiacutetseacutegeacutevel az Ohm- eacutes a Kirchhoff-toumlrveacutenyek alkalmazaacutesaacuteval lehet eljutni
0CEUUUU00
EC RRT
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
32
V2U 00 ER U
E
V5V3V2V10UUUU 0CE00
EC RTR
Ω200mA25
V5
I
UR
0CC
0 CR
μA125200
mA25
B
II 0C
0B
mA12552μA251mA52III 0B0C0E
Ω80mA12525
V2
I
UR
0E
0EE
V47V2V60V10UUUUUU 000R EBETBTB
Ω60μA125
V47
I
UR
0
R B
BB
2 feladat
a) Az erősiacutető fokozat helyettesiacutető keacutepe
22 aacutebra
b) A feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes terheleacutes neacutelkuumll eacutes terheleacutessel
099k 633mS 52 k 4mS 5020
1mS 52
uA
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
33
dBAa uu 1719099lg 20lg 20
697k 083mS 52 k 20k 4mS 5020
1mS 52
utA
dBAa uut 7217697lg 20lg 20
c) Az erősiacutető bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesa a helyettesiacutető keacutep alapjaacuten
M 1 Gbe Rr
k 633k 4mS 0025
1=
1
22D
ski R
yr
d) A terhelt erősiacutető kimeneti feszuumlltseacutege
mV 334 099mV4762= utbekit Auu
mV6247k 50M 1
M 1mV 50
gG
Ggbe RR
Ruu
3 feladat
a) Az erősiacutető bemeneti aacuteramkoumlre eacutes a bemeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesa
23 aacutebra
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
34
gbeC RrXbe
beaC Cf
Xbe
12
1
nFHzRrf
Cgbea
be 71510101102
1
2
146
1
a) Az erősiacutető kimeneti aacuteramkoumlre eacutes a kimeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesa
24 aacutebra
tkiC RrXki
kiaC Cf
Xki
22
1
nFHzRrf
Ctkia
ki 81651020104402
1
2
133
2
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
35
IRODALOMJEGYZEacuteK
FELHASZNAacuteLT IRODALOM Kovaacutecs Csongor Elektronikus aacuteramkoumlroumlk tankoumlnyv Generaacutel Press Kiadoacute 2005
Gergely Istvaacuten Elektrotechnika General Press Kiadoacute 2009
Zombori Beacutela Elektronika Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
Zombori Beacutela Elektronikai feladatgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2008
Koacuteroacutedi Daacutevid ndash Toacuteth S Roacutebert Villamossaacutegtani alapismeretek NSZFI Tankoumlnyvkiadoacute 2005
Horvaacuteth Ernő Elektronika feladatgyűjtemeacuteny I Terra Print Kiadoacute 1994
Szűcs Laacuteszloacuteneacute Elektronikai peacuteldataacuter Lexika Tankoumlnyvkiadoacute 1997
AJAacuteNLOTT IRODALOM U TietzendashCh Scenk Analoacuteg eacutes digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Műszaki Koumlnyvkiadoacute Budapest 1990
Mihaacutely Laacuteszloacute Elektronikai tesztgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
MUNKAANYAG
A(z) 0917-06 modul 038-as szakmai tankoumlnyvi tartalomeleme
felhasznaacutelhatoacute az alaacutebbi szakkeacutepesiacuteteacutesekhez
A szakkeacutepesiacuteteacutes OKJ azonosiacutetoacute szaacutema A szakkeacutepesiacuteteacutes megnevezeacutese
54 523 01 0000 00 00 Elektronikai technikus
A szakmai tankoumlnyvi tartalomelem feldolgozaacutesaacutehoz ajaacutenlott oacuteraszaacutem
10 oacutera
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
19
3 leacutepeacutes vaacuteltakozoacute aacuteramuacute erősiacutető parameacuteterek meghataacuterozaacutesa
Az eddig taacutergyaltak alapjaacuten tegyuumlnk kiacuteseacuterletet egy kivaacutelasztott erősiacutető alapkapcsolaacutes meacuteretezeacuteseacutere
MEacuteRETEZEacuteSI FELADAT
Veacutegezzuumlk el a 16 aacutebraacuten laacutethatoacute source kapcsolaacutesuacute unipolaacuteris tranzisztoros erősiacutető meacuteretezeacuteseacutet
Munkaponti adatok UGS0 = -2 V UDS0 = 8 V ID0 = 14 mA jFET parameacuteterek y21 = 10 mS y22 = 25 microS Egyeacuteb adatok UT = 24 V RG = 200 kΩ Rt = 15 kΩ ug = 25 mV Rg = 25 kΩ Feladatok a) Hataacuterozzuk meg RS eacutes RD eacuterteacutekeacutet b) Hataacuterozzuk meg a fokozat bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesaacutet c) Hataacuterozzuk meg a terhelt erősiacutető feszuumlltseacutegerősiacuteteacuteseacutet d) Hataacuterozzuk meg a terhelt erősiacutető kimeneti feszuumlltseacutegeacutet e) Hataacuterozzuk meg Cki eacuterteacutekeacutet uacutegy hogy a kapcsolaacutes alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja fa =15 Hz legyen (A toumlbbi kapacitaacutes nem szoacutel bele az aacutetvitelbe)
16 aacutebra Source kapcsolaacutesuacute unipolaacuteris tranzisztoros erősiacutető
Megoldaacutes
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
20
a) Az aacuteramkoumlroumln bejeloumllt egyenfeszuumlltseacutegek eacutes egyenaacuteramok figyelembeveacuteteleacutevel az oumlsszefuumlggeacutesek feliacuteraacutesaacutehoz az elektrotechnika Ohm- eacutes Kirchhoff toumlrveacutenyeit alkalmazzuk (A kapcsolaacutes bemeneteacuten az IG gate aacuteram elhanyagolhatoacute)
SRGS UU 0
kI
UR
D
GSS 431
mA 41
V 2
0
0
kV
I
UUUR
D
RDSTD
S 10mA 41
2V 8V 24
0
0
b) Az erősiacutető bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesaacutet a kapcsolaacutes y parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacuteből lehet legegyszerűbben meghataacuterozni A helyettesiacutető keacutep a 17 aacutebraacuten laacutethatoacute
17 aacutebra A source kapcsolaacutesuacute erősiacutető y parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
Ha a bemenet felől illetve a kimenet felől betekintuumlnk a helyettesiacutető neacutegypoacutelusba koumlnnyedeacuten feliacuterhatjuk a bemeneti eacutes a kimeneti ellenaacutellaacutes oumlsszefuumlggeacuteseacutet majd behelyettesiacuteteacutes utaacuten meghataacuterozhatjuk az eacuterteacutekeket
kRr Gbe 200
kS
ky
Rr Dki 825
110
1
22
c) A feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes meghataacuterozaacutesaacutehoz egy roumlvid levezeteacutes utaacuten eljuthatunk
be
kiut u
uA
tD
sbeski RR
yuyu
2221
1
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
21
152)158(10)(21 kkmSRRyA tkiut
A veacutegeredmeacutenyből laacutethatoacute hogy az erősiacutető faacutezist fordiacutet
d) A kimeneti feszuumlltseacuteg meghataacuterozaacutesaacutehoz előszoumlr fel kell iacuterni a vezeacuterlő generaacutetorboacutel az erősiacutető bemeneteacutere jutoacute vaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteget majd a feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes segiacutetseacutegeacutevel kimeneti feszuumlltseacuteggeacute alakiacutetva hataacuterozhatjuk meg a pontos eacuterteacuteket
mVRR
Ruu
gG
Ggbe 2222
k 25k 002
k 002mV 25
VmVuAu beutkit 1612222152
e) A megadott parameacuteterek szerint az erősiacutető alsoacute hataacuterfrekvenciaacutejaacutet csak a Cki kimeneti kapacitaacutes okozza Az erősiacutető helyettesiacutető keacutepeacutenek kimeneti koumlreacuteben (ld 18 aacutebra) a hataacuterfrekvencia definiacutecioacutejaacuteboacutel adoacutedoacute egyenlőseacutegből a hataacuterfrekvencia kiszaacutemiacutetaacutesaacutehoz juthatunk
18 aacutebra Az erősiacutető kimeneti koumlreacutenek kisfrekvenciaacutes helyettesiacutető keacutepe
A feszuumlltseacutegosztaacutes toumlrveacutenyeacutet alkalmazva levezeteacutessel bizonyiacutethatoacute hogy a hataacuterfrekvenciaacuten bekoumlvetkező 3 dB-es erősiacuteteacutes szintcsoumlkkeneacutesneacutel a csatoloacute kondenzaacutetor reaktanciaacuteja eacuterteacutekre megegyezik a koumlruumlloumltte elhelyezkedő ellenaacutellaacutesok eredőjeacutevel
tkitDC RrRRy
Xki
22
1
kiaC Cf
Xki
2
1
nFHzRrf
Ctkia
ki 46210511080152
1
2
144
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
22
Oumlsszefoglalaacutes
Az esetfelveteacutes kapcsaacuten kideruumllt hogy leendő munkahelye a koumlzeljoumlvőben uacutej szakmai profilra fog aacutetaacutellni Az uacutej feladatok koumlzoumltt gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők tervezeacutese eacutes meacuteretezeacutese szerepel A munkaacuteba aacutellaacutes előtt egy speciaacutelis szakmai tanfolyamon vesz reacuteszt melynek beleacutepeacutesi felteacutetele a bipolaacuteris eacutes unipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett erősiacutetőfokozatok munkapontbeaacutelliacutetaacutesi megoldaacutesainak vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőinek az ismerete Jelen tananyagreacutesztől segiacutetseacuteget kaphatott a meacuteretezeacutesi alapok elsajaacutetiacutetaacutesaacutehoz felfrissiacuteteacuteseacutehez
Az informaacutecioacutefrissiacuteteacutes roumlvid bevezetővel kezdődoumltt melyben taacutejeacutekozoacutedhatott a szakmai informaacutecioacutetartalomra vonatkozoacute tudnivaloacutekroacutel
A gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők meacuteretezeacuteseacutehez szilaacuterd alapokat nyuacutejtott az erősiacutetők feleacutepiacuteteacuteseacutenek belső kapcsolatrendszereacutenek a megismereacutese Ehhez meg kellett vizsgaacutelni az elviekben leacutetező sztatikus műkoumldeacutesi uumlzemmoacutedot ahonnan egyenes uacutet vezetett az elektronikai gyakorlat dinamikus uumlzemmoacutedjaacutenak a tisztaacutezaacutesaacutehoz
Egy erősiacutető fokozat műkoumldteteacutese előtt biztosiacutetani kellett a munkapont beaacutelliacutetaacutest amely leacutenyegeacuteben az erősiacutető egyenaacuteramuacute meacuteretezeacuteseacutet jelentette Tisztaacutezoacutedtak a kuumlloumlnboumlző osztaacutelyokba sorolt munkapontbeaacutelliacutetaacutesi megoldaacutesok előnyei eacutes haacutetraacutenyai Kapcsolaacutesi rajzok bizonyiacutetottaacutek hogy a munkapontbeaacutelliacutetaacutes megvaloacutesiacutethatoacute egy taacutepegyseacuteg eacutes az aktiacutev elemhez csatlakozoacute kuumlloumlnboumlző eacuterteacutekű ellenaacutellaacutesok beiktataacutesaacuteval
Az aktiacutev elemelemek eacutes a kapcsoloacutedoacute ellenaacutellaacutesok meghataacuteroztaacutek az erősiacutetők vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőit Kuumlloumln kategoacuteriaacuteba keruumlltek az erősiacuteteacutes fajtaacutek a be- eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesok eacutes az erősiacutető egyeacuteb jellemzői Egy erősiacutető fokozat frekvencia-aacutetviteleacutenek taacutergyalaacutesaacutenaacutel tisztaacutezoacutedott hogy csatoloacute- hidegiacutető- szereleacutesi- szoacutert- eacutes reacuteteg-kapacitaacutesok is befolyaacutesoljaacutek a műkoumldeacutest
Az erősiacutetők meacuteretezeacutese alapvetően munkapont beaacutelliacutetaacutest eacutes vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzők meghataacuterozaacutesaacutet jelentette A meacuteretezeacutest megkoumlnnyiacutetette az aktiacutev elem illetve a teljes erősiacutető neacutegypoacutelusos helyettesiacutető keacutepeacutenek a felrajzolaacutesa Mindezt kuumlloumln-kuumlloumln meg kellett vizsgaacutelni a bipolaacuteris eacutes az unipolaacuteris tranzisztorral feleacutepiacutetett erősiacutetőkneacutel Egy oumlsszefoglaloacute taacuteblaacutezatboacutel kideruumllt hogy a műszaki gyakorlatban igen sokfeacutele erősiacutető elnevezeacutessel talaacutelkozhatunk A meacuteretezeacutes gyakorlati megvaloacutesiacutetaacutesaacutet mintafeladatok eacutes meacutertezeacutesi feladat zaacuterta
A meacuteretezeacutes leacutepeacuteseinek elmeacuteleti tisztaacutezaacutesa majd veacutegrehajtaacutesa utaacuten elegendő informaacutecioacute gyűlhetett oumlssze az erősiacutető aacuteramkoumlroumlk megtervezeacuteseacutehez oumlsszeaacutelliacutetaacutesaacutehoz eacutes a gyakorlati alkalmazaacutesaihoz
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
23
TANULAacuteSIRAacuteNYIacuteTOacute
Az elektronikai aacuteramkoumlroumlk alapjait taacutergyaloacute teacutemakoumlrhoumlz tartozoacute ismeretek alkalmazaacutesaacutehoz az iacuterott szakmai szoumlveg megeacuterteacutese a kuumlloumlnboumlző keacuteszseacutegek fejleszteacutese szuumlkseacuteges
Az elsajaacutetiacutetott informaacutecioacutek gyakorlati alkalmazaacutesaacutehoz elengedhetetlen a gyakorlatias feladateacutertelmezeacutes moacutedszer kompetencia fejleszteacutese
A szakmai szoumlveg alapos tanulmaacutenyozaacutesa eacutes feldolgozaacutesa utaacuten ceacutelszerű az alaacutebbi gyakorloacute feladatok megoldaacutesa
1 feladat Egyszerű kapcsolaacutesi rajzok elkeacutesziacuteteacuteseacutevel mutassa be az erősiacutetők sztatikus eacutes dinamikus uumlzemmoacutedja koumlzoumltti kuumlloumlnbseacutegeket
2 feladat Rajzolja fel egy teacutervezeacuterleacutesű tranzisztor transzfer karakterisztikaacutejaacutet s jeloumlljoumln meg rajta egy M1 eacutes M2 munkapontot Az M1 munkapont a lineaacuteris az M2 munkapont a nemlineaacuteris műkoumldeacutesi tartomaacutenyban helyezkedjeacutek el
3 feladat Keacutesziacutetse el egy koumlzoumls emitteres erősiacutetőfokozat kapcsolaacutesi rajzaacutet eacutes hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet Az aacuteramkoumlrhoumlz alkalmazzon 4 db ellenaacutellaacutest 3 db kondenzaacutetort 1 db taacutepegyseacuteget vezeacuterlő generaacutetort eacutes terhelő ellenaacutellaacutest
4 feladat Keacutesziacutetse el egy source kapcsolaacutesuacute JFET-es erősiacutetőfokozat kapcsolaacutesi rajzaacutet eacutes admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet Az aacuteramkoumlrhoumlz alkalmazzon 3 db ellenaacutellaacutest 3 db kondenzaacutetort 1 db taacutepegyseacuteget vezeacuterlő generaacutetort eacutes terhelő ellenaacutellaacutest
5 feladat A 3 eacutes 4 feladathoz elkeacutesziacutetett kapcsolaacutesi rajzokon tuumlntesse fel az aktiacutev elemhez tartozoacute munkaponti feszuumlltseacutegeket eacutes aacuteramokat Iacuterja fel a munkaponti adatok kiszaacutemiacutetaacutesaacutera szolgaacuteloacute matematikai oumlsszefuumlggeacuteseket
6 feladat Iacuterja le az alaacutebbi elektronikai alapfogalmak jelenteacuteseacutet
- B osztaacutelyuacute munkapontbeaacutelliacutetaacutes - hibrid parameacuteteres egyenletrendszer - erősiacutető frekvenciamenete
7 feladat Sorolja fel az erősiacutető fokozatok vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőit Iacuterja fel a jellemzőkhoumlz tartozoacute matematikai oumlsszefuumlggeacuteseket
8 feladat Hataacuterozza meg dB-ben az alaacutebbi viszonyszaacutemban megadott erősiacuteteacutes eacuterteacutekeket
- Au = -150 - Ai = 365 - AP = 1450
9 feladat Hataacuterozza meg viszonyszaacutemban az alaacutebbi dB-ben megadott erősiacuteteacutes eacuterteacutekeket
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
24
- Au = 45 dB - Ai = 32 dB - AP = 70 dB
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
25
OumlNELLENŐRZŐ FELADATOK
1 feladat
Szaacutemiacutetaacutessal hataacuterozza meg az alaacutebbi koumlzoumls emitteres baacutezisaacuteram taacuteplaacutelaacutesuacute erősiacutető munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesait
19 aacutebra
Adatok
UT = 10 V IC0 = 25 mA UE0 = 2 V UCE0 = 3V B = 200 UBE0 = 06 V
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
26
Feladatok
a) Jeloumllje be a kapcsolaacutesi rajzon a munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok meghataacuterozaacutesaacutehoz szuumlkseacuteges egyenaacuteramokat eacutes egyenfeszuumlltseacutegeket
b) Hataacuterozza meg a munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok (RC RE RB) szaacutemszerű eacuterteacutekeacutet
RC =
RE =
RB=
2 feladat
Meacuteretezze az alaacutebbi Source kapcsolaacutesuacute erősiacutető fokozatot
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
27
20 aacutebra
Adatok
UT = 12 V Rt = 20 k RG = 1 M RD = 4 k y21s = 25 mS y22s = 25 S Ug = 50 mV Rg = 50 k
Feladatok
a) Keacutesziacutetse el a meacuteretezeacutes előtt aacutelloacute aacuteramkoumlr admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
28
b) Hataacuterozza meg dB-ben az erősiacutető feszuumlltseacutegerősiacuteteacuteseacutet terhelő ellenaacutellaacutes neacutelkuumll eacutes terheleacutessel
Au=
au=
Aut=
aut=
c) Szaacutemiacutetsa ki az erősiacutető fokozat bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesaacutet
Rbe=
Rki=
d) Hataacuterozza meg a terhelt erősiacutető fokozat kimeneteacuten megjelenő feszuumlltseacuteg eacuterteacutekeacutet
Ukit=
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
29
3 feladat
Meacuteretezze egy RC csatolaacutesuacute erősiacutető alapkapcsolaacutes csatoloacute kondenzaacutetorait
Adatok
rbe= 1 M bemeneti ellenaacutellaacutes rki= 4 k kimeneti ellenaacutellaacutes Rg= 10 k vezeacuterlő generaacutetor belső ellenaacutellaacutesa Rt= 20 k terhelő ellenaacutellaacutes fa1= 10Hz a bemeneti koumlr alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja fa2= 40 Hz a kimeneti koumlr alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja
Feladatok
a) Keacutesziacutetse el az erősiacutető bemeneteacutehez tartozoacute helyettesiacutető aacuteramkoumlrt eacutes az alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a bemeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesaacutet
Cbe=
b) Keacutesziacutetse el az erősiacutető kimeneteacutehez tartozoacute helyettesiacutető aacuteramkoumlrt eacutes az alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a kimeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesaacutet
Cki=
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
30
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
31
MEGOLDAacuteSOK
1 feladat
a) A munkaponti egyenaacuteramok eacutes egyenfeszuumlltseacutegek feltuumlnteteacutese a kapcsolaacutesi rajzon
21 aacutebra
b) A munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok szaacutemszerűsiacutetett meghataacuterozaacutesa
Az ellenaacutellaacutesok kiszaacutemiacutetaacutesaacutehoz a kapcsolaacutesi rajz segiacutetseacutegeacutevel az Ohm- eacutes a Kirchhoff-toumlrveacutenyek alkalmazaacutesaacuteval lehet eljutni
0CEUUUU00
EC RRT
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
32
V2U 00 ER U
E
V5V3V2V10UUUU 0CE00
EC RTR
Ω200mA25
V5
I
UR
0CC
0 CR
μA125200
mA25
B
II 0C
0B
mA12552μA251mA52III 0B0C0E
Ω80mA12525
V2
I
UR
0E
0EE
V47V2V60V10UUUUUU 000R EBETBTB
Ω60μA125
V47
I
UR
0
R B
BB
2 feladat
a) Az erősiacutető fokozat helyettesiacutető keacutepe
22 aacutebra
b) A feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes terheleacutes neacutelkuumll eacutes terheleacutessel
099k 633mS 52 k 4mS 5020
1mS 52
uA
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
33
dBAa uu 1719099lg 20lg 20
697k 083mS 52 k 20k 4mS 5020
1mS 52
utA
dBAa uut 7217697lg 20lg 20
c) Az erősiacutető bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesa a helyettesiacutető keacutep alapjaacuten
M 1 Gbe Rr
k 633k 4mS 0025
1=
1
22D
ski R
yr
d) A terhelt erősiacutető kimeneti feszuumlltseacutege
mV 334 099mV4762= utbekit Auu
mV6247k 50M 1
M 1mV 50
gG
Ggbe RR
Ruu
3 feladat
a) Az erősiacutető bemeneti aacuteramkoumlre eacutes a bemeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesa
23 aacutebra
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
34
gbeC RrXbe
beaC Cf
Xbe
12
1
nFHzRrf
Cgbea
be 71510101102
1
2
146
1
a) Az erősiacutető kimeneti aacuteramkoumlre eacutes a kimeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesa
24 aacutebra
tkiC RrXki
kiaC Cf
Xki
22
1
nFHzRrf
Ctkia
ki 81651020104402
1
2
133
2
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
35
IRODALOMJEGYZEacuteK
FELHASZNAacuteLT IRODALOM Kovaacutecs Csongor Elektronikus aacuteramkoumlroumlk tankoumlnyv Generaacutel Press Kiadoacute 2005
Gergely Istvaacuten Elektrotechnika General Press Kiadoacute 2009
Zombori Beacutela Elektronika Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
Zombori Beacutela Elektronikai feladatgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2008
Koacuteroacutedi Daacutevid ndash Toacuteth S Roacutebert Villamossaacutegtani alapismeretek NSZFI Tankoumlnyvkiadoacute 2005
Horvaacuteth Ernő Elektronika feladatgyűjtemeacuteny I Terra Print Kiadoacute 1994
Szűcs Laacuteszloacuteneacute Elektronikai peacuteldataacuter Lexika Tankoumlnyvkiadoacute 1997
AJAacuteNLOTT IRODALOM U TietzendashCh Scenk Analoacuteg eacutes digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Műszaki Koumlnyvkiadoacute Budapest 1990
Mihaacutely Laacuteszloacute Elektronikai tesztgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
MUNKAANYAG
A(z) 0917-06 modul 038-as szakmai tankoumlnyvi tartalomeleme
felhasznaacutelhatoacute az alaacutebbi szakkeacutepesiacuteteacutesekhez
A szakkeacutepesiacuteteacutes OKJ azonosiacutetoacute szaacutema A szakkeacutepesiacuteteacutes megnevezeacutese
54 523 01 0000 00 00 Elektronikai technikus
A szakmai tankoumlnyvi tartalomelem feldolgozaacutesaacutehoz ajaacutenlott oacuteraszaacutem
10 oacutera
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
20
a) Az aacuteramkoumlroumln bejeloumllt egyenfeszuumlltseacutegek eacutes egyenaacuteramok figyelembeveacuteteleacutevel az oumlsszefuumlggeacutesek feliacuteraacutesaacutehoz az elektrotechnika Ohm- eacutes Kirchhoff toumlrveacutenyeit alkalmazzuk (A kapcsolaacutes bemeneteacuten az IG gate aacuteram elhanyagolhatoacute)
SRGS UU 0
kI
UR
D
GSS 431
mA 41
V 2
0
0
kV
I
UUUR
D
RDSTD
S 10mA 41
2V 8V 24
0
0
b) Az erősiacutető bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesaacutet a kapcsolaacutes y parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacuteből lehet legegyszerűbben meghataacuterozni A helyettesiacutető keacutep a 17 aacutebraacuten laacutethatoacute
17 aacutebra A source kapcsolaacutesuacute erősiacutető y parameacuteteres helyettesiacutető keacutepe
Ha a bemenet felől illetve a kimenet felől betekintuumlnk a helyettesiacutető neacutegypoacutelusba koumlnnyedeacuten feliacuterhatjuk a bemeneti eacutes a kimeneti ellenaacutellaacutes oumlsszefuumlggeacuteseacutet majd behelyettesiacuteteacutes utaacuten meghataacuterozhatjuk az eacuterteacutekeket
kRr Gbe 200
kS
ky
Rr Dki 825
110
1
22
c) A feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes meghataacuterozaacutesaacutehoz egy roumlvid levezeteacutes utaacuten eljuthatunk
be
kiut u
uA
tD
sbeski RR
yuyu
2221
1
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
21
152)158(10)(21 kkmSRRyA tkiut
A veacutegeredmeacutenyből laacutethatoacute hogy az erősiacutető faacutezist fordiacutet
d) A kimeneti feszuumlltseacuteg meghataacuterozaacutesaacutehoz előszoumlr fel kell iacuterni a vezeacuterlő generaacutetorboacutel az erősiacutető bemeneteacutere jutoacute vaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteget majd a feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes segiacutetseacutegeacutevel kimeneti feszuumlltseacuteggeacute alakiacutetva hataacuterozhatjuk meg a pontos eacuterteacuteket
mVRR
Ruu
gG
Ggbe 2222
k 25k 002
k 002mV 25
VmVuAu beutkit 1612222152
e) A megadott parameacuteterek szerint az erősiacutető alsoacute hataacuterfrekvenciaacutejaacutet csak a Cki kimeneti kapacitaacutes okozza Az erősiacutető helyettesiacutető keacutepeacutenek kimeneti koumlreacuteben (ld 18 aacutebra) a hataacuterfrekvencia definiacutecioacutejaacuteboacutel adoacutedoacute egyenlőseacutegből a hataacuterfrekvencia kiszaacutemiacutetaacutesaacutehoz juthatunk
18 aacutebra Az erősiacutető kimeneti koumlreacutenek kisfrekvenciaacutes helyettesiacutető keacutepe
A feszuumlltseacutegosztaacutes toumlrveacutenyeacutet alkalmazva levezeteacutessel bizonyiacutethatoacute hogy a hataacuterfrekvenciaacuten bekoumlvetkező 3 dB-es erősiacuteteacutes szintcsoumlkkeneacutesneacutel a csatoloacute kondenzaacutetor reaktanciaacuteja eacuterteacutekre megegyezik a koumlruumlloumltte elhelyezkedő ellenaacutellaacutesok eredőjeacutevel
tkitDC RrRRy
Xki
22
1
kiaC Cf
Xki
2
1
nFHzRrf
Ctkia
ki 46210511080152
1
2
144
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
22
Oumlsszefoglalaacutes
Az esetfelveteacutes kapcsaacuten kideruumllt hogy leendő munkahelye a koumlzeljoumlvőben uacutej szakmai profilra fog aacutetaacutellni Az uacutej feladatok koumlzoumltt gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők tervezeacutese eacutes meacuteretezeacutese szerepel A munkaacuteba aacutellaacutes előtt egy speciaacutelis szakmai tanfolyamon vesz reacuteszt melynek beleacutepeacutesi felteacutetele a bipolaacuteris eacutes unipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett erősiacutetőfokozatok munkapontbeaacutelliacutetaacutesi megoldaacutesainak vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőinek az ismerete Jelen tananyagreacutesztől segiacutetseacuteget kaphatott a meacuteretezeacutesi alapok elsajaacutetiacutetaacutesaacutehoz felfrissiacuteteacuteseacutehez
Az informaacutecioacutefrissiacuteteacutes roumlvid bevezetővel kezdődoumltt melyben taacutejeacutekozoacutedhatott a szakmai informaacutecioacutetartalomra vonatkozoacute tudnivaloacutekroacutel
A gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők meacuteretezeacuteseacutehez szilaacuterd alapokat nyuacutejtott az erősiacutetők feleacutepiacuteteacuteseacutenek belső kapcsolatrendszereacutenek a megismereacutese Ehhez meg kellett vizsgaacutelni az elviekben leacutetező sztatikus műkoumldeacutesi uumlzemmoacutedot ahonnan egyenes uacutet vezetett az elektronikai gyakorlat dinamikus uumlzemmoacutedjaacutenak a tisztaacutezaacutesaacutehoz
Egy erősiacutető fokozat műkoumldteteacutese előtt biztosiacutetani kellett a munkapont beaacutelliacutetaacutest amely leacutenyegeacuteben az erősiacutető egyenaacuteramuacute meacuteretezeacuteseacutet jelentette Tisztaacutezoacutedtak a kuumlloumlnboumlző osztaacutelyokba sorolt munkapontbeaacutelliacutetaacutesi megoldaacutesok előnyei eacutes haacutetraacutenyai Kapcsolaacutesi rajzok bizonyiacutetottaacutek hogy a munkapontbeaacutelliacutetaacutes megvaloacutesiacutethatoacute egy taacutepegyseacuteg eacutes az aktiacutev elemhez csatlakozoacute kuumlloumlnboumlző eacuterteacutekű ellenaacutellaacutesok beiktataacutesaacuteval
Az aktiacutev elemelemek eacutes a kapcsoloacutedoacute ellenaacutellaacutesok meghataacuteroztaacutek az erősiacutetők vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőit Kuumlloumln kategoacuteriaacuteba keruumlltek az erősiacuteteacutes fajtaacutek a be- eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesok eacutes az erősiacutető egyeacuteb jellemzői Egy erősiacutető fokozat frekvencia-aacutetviteleacutenek taacutergyalaacutesaacutenaacutel tisztaacutezoacutedott hogy csatoloacute- hidegiacutető- szereleacutesi- szoacutert- eacutes reacuteteg-kapacitaacutesok is befolyaacutesoljaacutek a műkoumldeacutest
Az erősiacutetők meacuteretezeacutese alapvetően munkapont beaacutelliacutetaacutest eacutes vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzők meghataacuterozaacutesaacutet jelentette A meacuteretezeacutest megkoumlnnyiacutetette az aktiacutev elem illetve a teljes erősiacutető neacutegypoacutelusos helyettesiacutető keacutepeacutenek a felrajzolaacutesa Mindezt kuumlloumln-kuumlloumln meg kellett vizsgaacutelni a bipolaacuteris eacutes az unipolaacuteris tranzisztorral feleacutepiacutetett erősiacutetőkneacutel Egy oumlsszefoglaloacute taacuteblaacutezatboacutel kideruumllt hogy a műszaki gyakorlatban igen sokfeacutele erősiacutető elnevezeacutessel talaacutelkozhatunk A meacuteretezeacutes gyakorlati megvaloacutesiacutetaacutesaacutet mintafeladatok eacutes meacutertezeacutesi feladat zaacuterta
A meacuteretezeacutes leacutepeacuteseinek elmeacuteleti tisztaacutezaacutesa majd veacutegrehajtaacutesa utaacuten elegendő informaacutecioacute gyűlhetett oumlssze az erősiacutető aacuteramkoumlroumlk megtervezeacuteseacutehez oumlsszeaacutelliacutetaacutesaacutehoz eacutes a gyakorlati alkalmazaacutesaihoz
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
23
TANULAacuteSIRAacuteNYIacuteTOacute
Az elektronikai aacuteramkoumlroumlk alapjait taacutergyaloacute teacutemakoumlrhoumlz tartozoacute ismeretek alkalmazaacutesaacutehoz az iacuterott szakmai szoumlveg megeacuterteacutese a kuumlloumlnboumlző keacuteszseacutegek fejleszteacutese szuumlkseacuteges
Az elsajaacutetiacutetott informaacutecioacutek gyakorlati alkalmazaacutesaacutehoz elengedhetetlen a gyakorlatias feladateacutertelmezeacutes moacutedszer kompetencia fejleszteacutese
A szakmai szoumlveg alapos tanulmaacutenyozaacutesa eacutes feldolgozaacutesa utaacuten ceacutelszerű az alaacutebbi gyakorloacute feladatok megoldaacutesa
1 feladat Egyszerű kapcsolaacutesi rajzok elkeacutesziacuteteacuteseacutevel mutassa be az erősiacutetők sztatikus eacutes dinamikus uumlzemmoacutedja koumlzoumltti kuumlloumlnbseacutegeket
2 feladat Rajzolja fel egy teacutervezeacuterleacutesű tranzisztor transzfer karakterisztikaacutejaacutet s jeloumlljoumln meg rajta egy M1 eacutes M2 munkapontot Az M1 munkapont a lineaacuteris az M2 munkapont a nemlineaacuteris műkoumldeacutesi tartomaacutenyban helyezkedjeacutek el
3 feladat Keacutesziacutetse el egy koumlzoumls emitteres erősiacutetőfokozat kapcsolaacutesi rajzaacutet eacutes hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet Az aacuteramkoumlrhoumlz alkalmazzon 4 db ellenaacutellaacutest 3 db kondenzaacutetort 1 db taacutepegyseacuteget vezeacuterlő generaacutetort eacutes terhelő ellenaacutellaacutest
4 feladat Keacutesziacutetse el egy source kapcsolaacutesuacute JFET-es erősiacutetőfokozat kapcsolaacutesi rajzaacutet eacutes admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet Az aacuteramkoumlrhoumlz alkalmazzon 3 db ellenaacutellaacutest 3 db kondenzaacutetort 1 db taacutepegyseacuteget vezeacuterlő generaacutetort eacutes terhelő ellenaacutellaacutest
5 feladat A 3 eacutes 4 feladathoz elkeacutesziacutetett kapcsolaacutesi rajzokon tuumlntesse fel az aktiacutev elemhez tartozoacute munkaponti feszuumlltseacutegeket eacutes aacuteramokat Iacuterja fel a munkaponti adatok kiszaacutemiacutetaacutesaacutera szolgaacuteloacute matematikai oumlsszefuumlggeacuteseket
6 feladat Iacuterja le az alaacutebbi elektronikai alapfogalmak jelenteacuteseacutet
- B osztaacutelyuacute munkapontbeaacutelliacutetaacutes - hibrid parameacuteteres egyenletrendszer - erősiacutető frekvenciamenete
7 feladat Sorolja fel az erősiacutető fokozatok vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőit Iacuterja fel a jellemzőkhoumlz tartozoacute matematikai oumlsszefuumlggeacuteseket
8 feladat Hataacuterozza meg dB-ben az alaacutebbi viszonyszaacutemban megadott erősiacuteteacutes eacuterteacutekeket
- Au = -150 - Ai = 365 - AP = 1450
9 feladat Hataacuterozza meg viszonyszaacutemban az alaacutebbi dB-ben megadott erősiacuteteacutes eacuterteacutekeket
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
24
- Au = 45 dB - Ai = 32 dB - AP = 70 dB
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
25
OumlNELLENŐRZŐ FELADATOK
1 feladat
Szaacutemiacutetaacutessal hataacuterozza meg az alaacutebbi koumlzoumls emitteres baacutezisaacuteram taacuteplaacutelaacutesuacute erősiacutető munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesait
19 aacutebra
Adatok
UT = 10 V IC0 = 25 mA UE0 = 2 V UCE0 = 3V B = 200 UBE0 = 06 V
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
26
Feladatok
a) Jeloumllje be a kapcsolaacutesi rajzon a munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok meghataacuterozaacutesaacutehoz szuumlkseacuteges egyenaacuteramokat eacutes egyenfeszuumlltseacutegeket
b) Hataacuterozza meg a munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok (RC RE RB) szaacutemszerű eacuterteacutekeacutet
RC =
RE =
RB=
2 feladat
Meacuteretezze az alaacutebbi Source kapcsolaacutesuacute erősiacutető fokozatot
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
27
20 aacutebra
Adatok
UT = 12 V Rt = 20 k RG = 1 M RD = 4 k y21s = 25 mS y22s = 25 S Ug = 50 mV Rg = 50 k
Feladatok
a) Keacutesziacutetse el a meacuteretezeacutes előtt aacutelloacute aacuteramkoumlr admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
28
b) Hataacuterozza meg dB-ben az erősiacutető feszuumlltseacutegerősiacuteteacuteseacutet terhelő ellenaacutellaacutes neacutelkuumll eacutes terheleacutessel
Au=
au=
Aut=
aut=
c) Szaacutemiacutetsa ki az erősiacutető fokozat bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesaacutet
Rbe=
Rki=
d) Hataacuterozza meg a terhelt erősiacutető fokozat kimeneteacuten megjelenő feszuumlltseacuteg eacuterteacutekeacutet
Ukit=
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
29
3 feladat
Meacuteretezze egy RC csatolaacutesuacute erősiacutető alapkapcsolaacutes csatoloacute kondenzaacutetorait
Adatok
rbe= 1 M bemeneti ellenaacutellaacutes rki= 4 k kimeneti ellenaacutellaacutes Rg= 10 k vezeacuterlő generaacutetor belső ellenaacutellaacutesa Rt= 20 k terhelő ellenaacutellaacutes fa1= 10Hz a bemeneti koumlr alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja fa2= 40 Hz a kimeneti koumlr alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja
Feladatok
a) Keacutesziacutetse el az erősiacutető bemeneteacutehez tartozoacute helyettesiacutető aacuteramkoumlrt eacutes az alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a bemeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesaacutet
Cbe=
b) Keacutesziacutetse el az erősiacutető kimeneteacutehez tartozoacute helyettesiacutető aacuteramkoumlrt eacutes az alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a kimeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesaacutet
Cki=
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
30
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
31
MEGOLDAacuteSOK
1 feladat
a) A munkaponti egyenaacuteramok eacutes egyenfeszuumlltseacutegek feltuumlnteteacutese a kapcsolaacutesi rajzon
21 aacutebra
b) A munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok szaacutemszerűsiacutetett meghataacuterozaacutesa
Az ellenaacutellaacutesok kiszaacutemiacutetaacutesaacutehoz a kapcsolaacutesi rajz segiacutetseacutegeacutevel az Ohm- eacutes a Kirchhoff-toumlrveacutenyek alkalmazaacutesaacuteval lehet eljutni
0CEUUUU00
EC RRT
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
32
V2U 00 ER U
E
V5V3V2V10UUUU 0CE00
EC RTR
Ω200mA25
V5
I
UR
0CC
0 CR
μA125200
mA25
B
II 0C
0B
mA12552μA251mA52III 0B0C0E
Ω80mA12525
V2
I
UR
0E
0EE
V47V2V60V10UUUUUU 000R EBETBTB
Ω60μA125
V47
I
UR
0
R B
BB
2 feladat
a) Az erősiacutető fokozat helyettesiacutető keacutepe
22 aacutebra
b) A feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes terheleacutes neacutelkuumll eacutes terheleacutessel
099k 633mS 52 k 4mS 5020
1mS 52
uA
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
33
dBAa uu 1719099lg 20lg 20
697k 083mS 52 k 20k 4mS 5020
1mS 52
utA
dBAa uut 7217697lg 20lg 20
c) Az erősiacutető bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesa a helyettesiacutető keacutep alapjaacuten
M 1 Gbe Rr
k 633k 4mS 0025
1=
1
22D
ski R
yr
d) A terhelt erősiacutető kimeneti feszuumlltseacutege
mV 334 099mV4762= utbekit Auu
mV6247k 50M 1
M 1mV 50
gG
Ggbe RR
Ruu
3 feladat
a) Az erősiacutető bemeneti aacuteramkoumlre eacutes a bemeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesa
23 aacutebra
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
34
gbeC RrXbe
beaC Cf
Xbe
12
1
nFHzRrf
Cgbea
be 71510101102
1
2
146
1
a) Az erősiacutető kimeneti aacuteramkoumlre eacutes a kimeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesa
24 aacutebra
tkiC RrXki
kiaC Cf
Xki
22
1
nFHzRrf
Ctkia
ki 81651020104402
1
2
133
2
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
35
IRODALOMJEGYZEacuteK
FELHASZNAacuteLT IRODALOM Kovaacutecs Csongor Elektronikus aacuteramkoumlroumlk tankoumlnyv Generaacutel Press Kiadoacute 2005
Gergely Istvaacuten Elektrotechnika General Press Kiadoacute 2009
Zombori Beacutela Elektronika Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
Zombori Beacutela Elektronikai feladatgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2008
Koacuteroacutedi Daacutevid ndash Toacuteth S Roacutebert Villamossaacutegtani alapismeretek NSZFI Tankoumlnyvkiadoacute 2005
Horvaacuteth Ernő Elektronika feladatgyűjtemeacuteny I Terra Print Kiadoacute 1994
Szűcs Laacuteszloacuteneacute Elektronikai peacuteldataacuter Lexika Tankoumlnyvkiadoacute 1997
AJAacuteNLOTT IRODALOM U TietzendashCh Scenk Analoacuteg eacutes digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Műszaki Koumlnyvkiadoacute Budapest 1990
Mihaacutely Laacuteszloacute Elektronikai tesztgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
MUNKAANYAG
A(z) 0917-06 modul 038-as szakmai tankoumlnyvi tartalomeleme
felhasznaacutelhatoacute az alaacutebbi szakkeacutepesiacuteteacutesekhez
A szakkeacutepesiacuteteacutes OKJ azonosiacutetoacute szaacutema A szakkeacutepesiacuteteacutes megnevezeacutese
54 523 01 0000 00 00 Elektronikai technikus
A szakmai tankoumlnyvi tartalomelem feldolgozaacutesaacutehoz ajaacutenlott oacuteraszaacutem
10 oacutera
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
21
152)158(10)(21 kkmSRRyA tkiut
A veacutegeredmeacutenyből laacutethatoacute hogy az erősiacutető faacutezist fordiacutet
d) A kimeneti feszuumlltseacuteg meghataacuterozaacutesaacutehoz előszoumlr fel kell iacuterni a vezeacuterlő generaacutetorboacutel az erősiacutető bemeneteacutere jutoacute vaacuteltakozoacute feszuumlltseacuteget majd a feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes segiacutetseacutegeacutevel kimeneti feszuumlltseacuteggeacute alakiacutetva hataacuterozhatjuk meg a pontos eacuterteacuteket
mVRR
Ruu
gG
Ggbe 2222
k 25k 002
k 002mV 25
VmVuAu beutkit 1612222152
e) A megadott parameacuteterek szerint az erősiacutető alsoacute hataacuterfrekvenciaacutejaacutet csak a Cki kimeneti kapacitaacutes okozza Az erősiacutető helyettesiacutető keacutepeacutenek kimeneti koumlreacuteben (ld 18 aacutebra) a hataacuterfrekvencia definiacutecioacutejaacuteboacutel adoacutedoacute egyenlőseacutegből a hataacuterfrekvencia kiszaacutemiacutetaacutesaacutehoz juthatunk
18 aacutebra Az erősiacutető kimeneti koumlreacutenek kisfrekvenciaacutes helyettesiacutető keacutepe
A feszuumlltseacutegosztaacutes toumlrveacutenyeacutet alkalmazva levezeteacutessel bizonyiacutethatoacute hogy a hataacuterfrekvenciaacuten bekoumlvetkező 3 dB-es erősiacuteteacutes szintcsoumlkkeneacutesneacutel a csatoloacute kondenzaacutetor reaktanciaacuteja eacuterteacutekre megegyezik a koumlruumlloumltte elhelyezkedő ellenaacutellaacutesok eredőjeacutevel
tkitDC RrRRy
Xki
22
1
kiaC Cf
Xki
2
1
nFHzRrf
Ctkia
ki 46210511080152
1
2
144
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
22
Oumlsszefoglalaacutes
Az esetfelveteacutes kapcsaacuten kideruumllt hogy leendő munkahelye a koumlzeljoumlvőben uacutej szakmai profilra fog aacutetaacutellni Az uacutej feladatok koumlzoumltt gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők tervezeacutese eacutes meacuteretezeacutese szerepel A munkaacuteba aacutellaacutes előtt egy speciaacutelis szakmai tanfolyamon vesz reacuteszt melynek beleacutepeacutesi felteacutetele a bipolaacuteris eacutes unipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett erősiacutetőfokozatok munkapontbeaacutelliacutetaacutesi megoldaacutesainak vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőinek az ismerete Jelen tananyagreacutesztől segiacutetseacuteget kaphatott a meacuteretezeacutesi alapok elsajaacutetiacutetaacutesaacutehoz felfrissiacuteteacuteseacutehez
Az informaacutecioacutefrissiacuteteacutes roumlvid bevezetővel kezdődoumltt melyben taacutejeacutekozoacutedhatott a szakmai informaacutecioacutetartalomra vonatkozoacute tudnivaloacutekroacutel
A gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők meacuteretezeacuteseacutehez szilaacuterd alapokat nyuacutejtott az erősiacutetők feleacutepiacuteteacuteseacutenek belső kapcsolatrendszereacutenek a megismereacutese Ehhez meg kellett vizsgaacutelni az elviekben leacutetező sztatikus műkoumldeacutesi uumlzemmoacutedot ahonnan egyenes uacutet vezetett az elektronikai gyakorlat dinamikus uumlzemmoacutedjaacutenak a tisztaacutezaacutesaacutehoz
Egy erősiacutető fokozat műkoumldteteacutese előtt biztosiacutetani kellett a munkapont beaacutelliacutetaacutest amely leacutenyegeacuteben az erősiacutető egyenaacuteramuacute meacuteretezeacuteseacutet jelentette Tisztaacutezoacutedtak a kuumlloumlnboumlző osztaacutelyokba sorolt munkapontbeaacutelliacutetaacutesi megoldaacutesok előnyei eacutes haacutetraacutenyai Kapcsolaacutesi rajzok bizonyiacutetottaacutek hogy a munkapontbeaacutelliacutetaacutes megvaloacutesiacutethatoacute egy taacutepegyseacuteg eacutes az aktiacutev elemhez csatlakozoacute kuumlloumlnboumlző eacuterteacutekű ellenaacutellaacutesok beiktataacutesaacuteval
Az aktiacutev elemelemek eacutes a kapcsoloacutedoacute ellenaacutellaacutesok meghataacuteroztaacutek az erősiacutetők vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőit Kuumlloumln kategoacuteriaacuteba keruumlltek az erősiacuteteacutes fajtaacutek a be- eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesok eacutes az erősiacutető egyeacuteb jellemzői Egy erősiacutető fokozat frekvencia-aacutetviteleacutenek taacutergyalaacutesaacutenaacutel tisztaacutezoacutedott hogy csatoloacute- hidegiacutető- szereleacutesi- szoacutert- eacutes reacuteteg-kapacitaacutesok is befolyaacutesoljaacutek a műkoumldeacutest
Az erősiacutetők meacuteretezeacutese alapvetően munkapont beaacutelliacutetaacutest eacutes vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzők meghataacuterozaacutesaacutet jelentette A meacuteretezeacutest megkoumlnnyiacutetette az aktiacutev elem illetve a teljes erősiacutető neacutegypoacutelusos helyettesiacutető keacutepeacutenek a felrajzolaacutesa Mindezt kuumlloumln-kuumlloumln meg kellett vizsgaacutelni a bipolaacuteris eacutes az unipolaacuteris tranzisztorral feleacutepiacutetett erősiacutetőkneacutel Egy oumlsszefoglaloacute taacuteblaacutezatboacutel kideruumllt hogy a műszaki gyakorlatban igen sokfeacutele erősiacutető elnevezeacutessel talaacutelkozhatunk A meacuteretezeacutes gyakorlati megvaloacutesiacutetaacutesaacutet mintafeladatok eacutes meacutertezeacutesi feladat zaacuterta
A meacuteretezeacutes leacutepeacuteseinek elmeacuteleti tisztaacutezaacutesa majd veacutegrehajtaacutesa utaacuten elegendő informaacutecioacute gyűlhetett oumlssze az erősiacutető aacuteramkoumlroumlk megtervezeacuteseacutehez oumlsszeaacutelliacutetaacutesaacutehoz eacutes a gyakorlati alkalmazaacutesaihoz
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
23
TANULAacuteSIRAacuteNYIacuteTOacute
Az elektronikai aacuteramkoumlroumlk alapjait taacutergyaloacute teacutemakoumlrhoumlz tartozoacute ismeretek alkalmazaacutesaacutehoz az iacuterott szakmai szoumlveg megeacuterteacutese a kuumlloumlnboumlző keacuteszseacutegek fejleszteacutese szuumlkseacuteges
Az elsajaacutetiacutetott informaacutecioacutek gyakorlati alkalmazaacutesaacutehoz elengedhetetlen a gyakorlatias feladateacutertelmezeacutes moacutedszer kompetencia fejleszteacutese
A szakmai szoumlveg alapos tanulmaacutenyozaacutesa eacutes feldolgozaacutesa utaacuten ceacutelszerű az alaacutebbi gyakorloacute feladatok megoldaacutesa
1 feladat Egyszerű kapcsolaacutesi rajzok elkeacutesziacuteteacuteseacutevel mutassa be az erősiacutetők sztatikus eacutes dinamikus uumlzemmoacutedja koumlzoumltti kuumlloumlnbseacutegeket
2 feladat Rajzolja fel egy teacutervezeacuterleacutesű tranzisztor transzfer karakterisztikaacutejaacutet s jeloumlljoumln meg rajta egy M1 eacutes M2 munkapontot Az M1 munkapont a lineaacuteris az M2 munkapont a nemlineaacuteris műkoumldeacutesi tartomaacutenyban helyezkedjeacutek el
3 feladat Keacutesziacutetse el egy koumlzoumls emitteres erősiacutetőfokozat kapcsolaacutesi rajzaacutet eacutes hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet Az aacuteramkoumlrhoumlz alkalmazzon 4 db ellenaacutellaacutest 3 db kondenzaacutetort 1 db taacutepegyseacuteget vezeacuterlő generaacutetort eacutes terhelő ellenaacutellaacutest
4 feladat Keacutesziacutetse el egy source kapcsolaacutesuacute JFET-es erősiacutetőfokozat kapcsolaacutesi rajzaacutet eacutes admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet Az aacuteramkoumlrhoumlz alkalmazzon 3 db ellenaacutellaacutest 3 db kondenzaacutetort 1 db taacutepegyseacuteget vezeacuterlő generaacutetort eacutes terhelő ellenaacutellaacutest
5 feladat A 3 eacutes 4 feladathoz elkeacutesziacutetett kapcsolaacutesi rajzokon tuumlntesse fel az aktiacutev elemhez tartozoacute munkaponti feszuumlltseacutegeket eacutes aacuteramokat Iacuterja fel a munkaponti adatok kiszaacutemiacutetaacutesaacutera szolgaacuteloacute matematikai oumlsszefuumlggeacuteseket
6 feladat Iacuterja le az alaacutebbi elektronikai alapfogalmak jelenteacuteseacutet
- B osztaacutelyuacute munkapontbeaacutelliacutetaacutes - hibrid parameacuteteres egyenletrendszer - erősiacutető frekvenciamenete
7 feladat Sorolja fel az erősiacutető fokozatok vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőit Iacuterja fel a jellemzőkhoumlz tartozoacute matematikai oumlsszefuumlggeacuteseket
8 feladat Hataacuterozza meg dB-ben az alaacutebbi viszonyszaacutemban megadott erősiacuteteacutes eacuterteacutekeket
- Au = -150 - Ai = 365 - AP = 1450
9 feladat Hataacuterozza meg viszonyszaacutemban az alaacutebbi dB-ben megadott erősiacuteteacutes eacuterteacutekeket
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
24
- Au = 45 dB - Ai = 32 dB - AP = 70 dB
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
25
OumlNELLENŐRZŐ FELADATOK
1 feladat
Szaacutemiacutetaacutessal hataacuterozza meg az alaacutebbi koumlzoumls emitteres baacutezisaacuteram taacuteplaacutelaacutesuacute erősiacutető munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesait
19 aacutebra
Adatok
UT = 10 V IC0 = 25 mA UE0 = 2 V UCE0 = 3V B = 200 UBE0 = 06 V
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
26
Feladatok
a) Jeloumllje be a kapcsolaacutesi rajzon a munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok meghataacuterozaacutesaacutehoz szuumlkseacuteges egyenaacuteramokat eacutes egyenfeszuumlltseacutegeket
b) Hataacuterozza meg a munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok (RC RE RB) szaacutemszerű eacuterteacutekeacutet
RC =
RE =
RB=
2 feladat
Meacuteretezze az alaacutebbi Source kapcsolaacutesuacute erősiacutető fokozatot
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
27
20 aacutebra
Adatok
UT = 12 V Rt = 20 k RG = 1 M RD = 4 k y21s = 25 mS y22s = 25 S Ug = 50 mV Rg = 50 k
Feladatok
a) Keacutesziacutetse el a meacuteretezeacutes előtt aacutelloacute aacuteramkoumlr admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
28
b) Hataacuterozza meg dB-ben az erősiacutető feszuumlltseacutegerősiacuteteacuteseacutet terhelő ellenaacutellaacutes neacutelkuumll eacutes terheleacutessel
Au=
au=
Aut=
aut=
c) Szaacutemiacutetsa ki az erősiacutető fokozat bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesaacutet
Rbe=
Rki=
d) Hataacuterozza meg a terhelt erősiacutető fokozat kimeneteacuten megjelenő feszuumlltseacuteg eacuterteacutekeacutet
Ukit=
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
29
3 feladat
Meacuteretezze egy RC csatolaacutesuacute erősiacutető alapkapcsolaacutes csatoloacute kondenzaacutetorait
Adatok
rbe= 1 M bemeneti ellenaacutellaacutes rki= 4 k kimeneti ellenaacutellaacutes Rg= 10 k vezeacuterlő generaacutetor belső ellenaacutellaacutesa Rt= 20 k terhelő ellenaacutellaacutes fa1= 10Hz a bemeneti koumlr alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja fa2= 40 Hz a kimeneti koumlr alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja
Feladatok
a) Keacutesziacutetse el az erősiacutető bemeneteacutehez tartozoacute helyettesiacutető aacuteramkoumlrt eacutes az alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a bemeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesaacutet
Cbe=
b) Keacutesziacutetse el az erősiacutető kimeneteacutehez tartozoacute helyettesiacutető aacuteramkoumlrt eacutes az alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a kimeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesaacutet
Cki=
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
30
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
31
MEGOLDAacuteSOK
1 feladat
a) A munkaponti egyenaacuteramok eacutes egyenfeszuumlltseacutegek feltuumlnteteacutese a kapcsolaacutesi rajzon
21 aacutebra
b) A munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok szaacutemszerűsiacutetett meghataacuterozaacutesa
Az ellenaacutellaacutesok kiszaacutemiacutetaacutesaacutehoz a kapcsolaacutesi rajz segiacutetseacutegeacutevel az Ohm- eacutes a Kirchhoff-toumlrveacutenyek alkalmazaacutesaacuteval lehet eljutni
0CEUUUU00
EC RRT
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
32
V2U 00 ER U
E
V5V3V2V10UUUU 0CE00
EC RTR
Ω200mA25
V5
I
UR
0CC
0 CR
μA125200
mA25
B
II 0C
0B
mA12552μA251mA52III 0B0C0E
Ω80mA12525
V2
I
UR
0E
0EE
V47V2V60V10UUUUUU 000R EBETBTB
Ω60μA125
V47
I
UR
0
R B
BB
2 feladat
a) Az erősiacutető fokozat helyettesiacutető keacutepe
22 aacutebra
b) A feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes terheleacutes neacutelkuumll eacutes terheleacutessel
099k 633mS 52 k 4mS 5020
1mS 52
uA
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
33
dBAa uu 1719099lg 20lg 20
697k 083mS 52 k 20k 4mS 5020
1mS 52
utA
dBAa uut 7217697lg 20lg 20
c) Az erősiacutető bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesa a helyettesiacutető keacutep alapjaacuten
M 1 Gbe Rr
k 633k 4mS 0025
1=
1
22D
ski R
yr
d) A terhelt erősiacutető kimeneti feszuumlltseacutege
mV 334 099mV4762= utbekit Auu
mV6247k 50M 1
M 1mV 50
gG
Ggbe RR
Ruu
3 feladat
a) Az erősiacutető bemeneti aacuteramkoumlre eacutes a bemeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesa
23 aacutebra
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
34
gbeC RrXbe
beaC Cf
Xbe
12
1
nFHzRrf
Cgbea
be 71510101102
1
2
146
1
a) Az erősiacutető kimeneti aacuteramkoumlre eacutes a kimeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesa
24 aacutebra
tkiC RrXki
kiaC Cf
Xki
22
1
nFHzRrf
Ctkia
ki 81651020104402
1
2
133
2
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
35
IRODALOMJEGYZEacuteK
FELHASZNAacuteLT IRODALOM Kovaacutecs Csongor Elektronikus aacuteramkoumlroumlk tankoumlnyv Generaacutel Press Kiadoacute 2005
Gergely Istvaacuten Elektrotechnika General Press Kiadoacute 2009
Zombori Beacutela Elektronika Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
Zombori Beacutela Elektronikai feladatgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2008
Koacuteroacutedi Daacutevid ndash Toacuteth S Roacutebert Villamossaacutegtani alapismeretek NSZFI Tankoumlnyvkiadoacute 2005
Horvaacuteth Ernő Elektronika feladatgyűjtemeacuteny I Terra Print Kiadoacute 1994
Szűcs Laacuteszloacuteneacute Elektronikai peacuteldataacuter Lexika Tankoumlnyvkiadoacute 1997
AJAacuteNLOTT IRODALOM U TietzendashCh Scenk Analoacuteg eacutes digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Műszaki Koumlnyvkiadoacute Budapest 1990
Mihaacutely Laacuteszloacute Elektronikai tesztgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
MUNKAANYAG
A(z) 0917-06 modul 038-as szakmai tankoumlnyvi tartalomeleme
felhasznaacutelhatoacute az alaacutebbi szakkeacutepesiacuteteacutesekhez
A szakkeacutepesiacuteteacutes OKJ azonosiacutetoacute szaacutema A szakkeacutepesiacuteteacutes megnevezeacutese
54 523 01 0000 00 00 Elektronikai technikus
A szakmai tankoumlnyvi tartalomelem feldolgozaacutesaacutehoz ajaacutenlott oacuteraszaacutem
10 oacutera
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
22
Oumlsszefoglalaacutes
Az esetfelveteacutes kapcsaacuten kideruumllt hogy leendő munkahelye a koumlzeljoumlvőben uacutej szakmai profilra fog aacutetaacutellni Az uacutej feladatok koumlzoumltt gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők tervezeacutese eacutes meacuteretezeacutese szerepel A munkaacuteba aacutellaacutes előtt egy speciaacutelis szakmai tanfolyamon vesz reacuteszt melynek beleacutepeacutesi felteacutetele a bipolaacuteris eacutes unipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett erősiacutetőfokozatok munkapontbeaacutelliacutetaacutesi megoldaacutesainak vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőinek az ismerete Jelen tananyagreacutesztől segiacutetseacuteget kaphatott a meacuteretezeacutesi alapok elsajaacutetiacutetaacutesaacutehoz felfrissiacuteteacuteseacutehez
Az informaacutecioacutefrissiacuteteacutes roumlvid bevezetővel kezdődoumltt melyben taacutejeacutekozoacutedhatott a szakmai informaacutecioacutetartalomra vonatkozoacute tudnivaloacutekroacutel
A gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők meacuteretezeacuteseacutehez szilaacuterd alapokat nyuacutejtott az erősiacutetők feleacutepiacuteteacuteseacutenek belső kapcsolatrendszereacutenek a megismereacutese Ehhez meg kellett vizsgaacutelni az elviekben leacutetező sztatikus műkoumldeacutesi uumlzemmoacutedot ahonnan egyenes uacutet vezetett az elektronikai gyakorlat dinamikus uumlzemmoacutedjaacutenak a tisztaacutezaacutesaacutehoz
Egy erősiacutető fokozat műkoumldteteacutese előtt biztosiacutetani kellett a munkapont beaacutelliacutetaacutest amely leacutenyegeacuteben az erősiacutető egyenaacuteramuacute meacuteretezeacuteseacutet jelentette Tisztaacutezoacutedtak a kuumlloumlnboumlző osztaacutelyokba sorolt munkapontbeaacutelliacutetaacutesi megoldaacutesok előnyei eacutes haacutetraacutenyai Kapcsolaacutesi rajzok bizonyiacutetottaacutek hogy a munkapontbeaacutelliacutetaacutes megvaloacutesiacutethatoacute egy taacutepegyseacuteg eacutes az aktiacutev elemhez csatlakozoacute kuumlloumlnboumlző eacuterteacutekű ellenaacutellaacutesok beiktataacutesaacuteval
Az aktiacutev elemelemek eacutes a kapcsoloacutedoacute ellenaacutellaacutesok meghataacuteroztaacutek az erősiacutetők vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőit Kuumlloumln kategoacuteriaacuteba keruumlltek az erősiacuteteacutes fajtaacutek a be- eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesok eacutes az erősiacutető egyeacuteb jellemzői Egy erősiacutető fokozat frekvencia-aacutetviteleacutenek taacutergyalaacutesaacutenaacutel tisztaacutezoacutedott hogy csatoloacute- hidegiacutető- szereleacutesi- szoacutert- eacutes reacuteteg-kapacitaacutesok is befolyaacutesoljaacutek a műkoumldeacutest
Az erősiacutetők meacuteretezeacutese alapvetően munkapont beaacutelliacutetaacutest eacutes vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzők meghataacuterozaacutesaacutet jelentette A meacuteretezeacutest megkoumlnnyiacutetette az aktiacutev elem illetve a teljes erősiacutető neacutegypoacutelusos helyettesiacutető keacutepeacutenek a felrajzolaacutesa Mindezt kuumlloumln-kuumlloumln meg kellett vizsgaacutelni a bipolaacuteris eacutes az unipolaacuteris tranzisztorral feleacutepiacutetett erősiacutetőkneacutel Egy oumlsszefoglaloacute taacuteblaacutezatboacutel kideruumllt hogy a műszaki gyakorlatban igen sokfeacutele erősiacutető elnevezeacutessel talaacutelkozhatunk A meacuteretezeacutes gyakorlati megvaloacutesiacutetaacutesaacutet mintafeladatok eacutes meacutertezeacutesi feladat zaacuterta
A meacuteretezeacutes leacutepeacuteseinek elmeacuteleti tisztaacutezaacutesa majd veacutegrehajtaacutesa utaacuten elegendő informaacutecioacute gyűlhetett oumlssze az erősiacutető aacuteramkoumlroumlk megtervezeacuteseacutehez oumlsszeaacutelliacutetaacutesaacutehoz eacutes a gyakorlati alkalmazaacutesaihoz
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
23
TANULAacuteSIRAacuteNYIacuteTOacute
Az elektronikai aacuteramkoumlroumlk alapjait taacutergyaloacute teacutemakoumlrhoumlz tartozoacute ismeretek alkalmazaacutesaacutehoz az iacuterott szakmai szoumlveg megeacuterteacutese a kuumlloumlnboumlző keacuteszseacutegek fejleszteacutese szuumlkseacuteges
Az elsajaacutetiacutetott informaacutecioacutek gyakorlati alkalmazaacutesaacutehoz elengedhetetlen a gyakorlatias feladateacutertelmezeacutes moacutedszer kompetencia fejleszteacutese
A szakmai szoumlveg alapos tanulmaacutenyozaacutesa eacutes feldolgozaacutesa utaacuten ceacutelszerű az alaacutebbi gyakorloacute feladatok megoldaacutesa
1 feladat Egyszerű kapcsolaacutesi rajzok elkeacutesziacuteteacuteseacutevel mutassa be az erősiacutetők sztatikus eacutes dinamikus uumlzemmoacutedja koumlzoumltti kuumlloumlnbseacutegeket
2 feladat Rajzolja fel egy teacutervezeacuterleacutesű tranzisztor transzfer karakterisztikaacutejaacutet s jeloumlljoumln meg rajta egy M1 eacutes M2 munkapontot Az M1 munkapont a lineaacuteris az M2 munkapont a nemlineaacuteris műkoumldeacutesi tartomaacutenyban helyezkedjeacutek el
3 feladat Keacutesziacutetse el egy koumlzoumls emitteres erősiacutetőfokozat kapcsolaacutesi rajzaacutet eacutes hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet Az aacuteramkoumlrhoumlz alkalmazzon 4 db ellenaacutellaacutest 3 db kondenzaacutetort 1 db taacutepegyseacuteget vezeacuterlő generaacutetort eacutes terhelő ellenaacutellaacutest
4 feladat Keacutesziacutetse el egy source kapcsolaacutesuacute JFET-es erősiacutetőfokozat kapcsolaacutesi rajzaacutet eacutes admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet Az aacuteramkoumlrhoumlz alkalmazzon 3 db ellenaacutellaacutest 3 db kondenzaacutetort 1 db taacutepegyseacuteget vezeacuterlő generaacutetort eacutes terhelő ellenaacutellaacutest
5 feladat A 3 eacutes 4 feladathoz elkeacutesziacutetett kapcsolaacutesi rajzokon tuumlntesse fel az aktiacutev elemhez tartozoacute munkaponti feszuumlltseacutegeket eacutes aacuteramokat Iacuterja fel a munkaponti adatok kiszaacutemiacutetaacutesaacutera szolgaacuteloacute matematikai oumlsszefuumlggeacuteseket
6 feladat Iacuterja le az alaacutebbi elektronikai alapfogalmak jelenteacuteseacutet
- B osztaacutelyuacute munkapontbeaacutelliacutetaacutes - hibrid parameacuteteres egyenletrendszer - erősiacutető frekvenciamenete
7 feladat Sorolja fel az erősiacutető fokozatok vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőit Iacuterja fel a jellemzőkhoumlz tartozoacute matematikai oumlsszefuumlggeacuteseket
8 feladat Hataacuterozza meg dB-ben az alaacutebbi viszonyszaacutemban megadott erősiacuteteacutes eacuterteacutekeket
- Au = -150 - Ai = 365 - AP = 1450
9 feladat Hataacuterozza meg viszonyszaacutemban az alaacutebbi dB-ben megadott erősiacuteteacutes eacuterteacutekeket
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
24
- Au = 45 dB - Ai = 32 dB - AP = 70 dB
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
25
OumlNELLENŐRZŐ FELADATOK
1 feladat
Szaacutemiacutetaacutessal hataacuterozza meg az alaacutebbi koumlzoumls emitteres baacutezisaacuteram taacuteplaacutelaacutesuacute erősiacutető munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesait
19 aacutebra
Adatok
UT = 10 V IC0 = 25 mA UE0 = 2 V UCE0 = 3V B = 200 UBE0 = 06 V
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
26
Feladatok
a) Jeloumllje be a kapcsolaacutesi rajzon a munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok meghataacuterozaacutesaacutehoz szuumlkseacuteges egyenaacuteramokat eacutes egyenfeszuumlltseacutegeket
b) Hataacuterozza meg a munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok (RC RE RB) szaacutemszerű eacuterteacutekeacutet
RC =
RE =
RB=
2 feladat
Meacuteretezze az alaacutebbi Source kapcsolaacutesuacute erősiacutető fokozatot
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
27
20 aacutebra
Adatok
UT = 12 V Rt = 20 k RG = 1 M RD = 4 k y21s = 25 mS y22s = 25 S Ug = 50 mV Rg = 50 k
Feladatok
a) Keacutesziacutetse el a meacuteretezeacutes előtt aacutelloacute aacuteramkoumlr admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
28
b) Hataacuterozza meg dB-ben az erősiacutető feszuumlltseacutegerősiacuteteacuteseacutet terhelő ellenaacutellaacutes neacutelkuumll eacutes terheleacutessel
Au=
au=
Aut=
aut=
c) Szaacutemiacutetsa ki az erősiacutető fokozat bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesaacutet
Rbe=
Rki=
d) Hataacuterozza meg a terhelt erősiacutető fokozat kimeneteacuten megjelenő feszuumlltseacuteg eacuterteacutekeacutet
Ukit=
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
29
3 feladat
Meacuteretezze egy RC csatolaacutesuacute erősiacutető alapkapcsolaacutes csatoloacute kondenzaacutetorait
Adatok
rbe= 1 M bemeneti ellenaacutellaacutes rki= 4 k kimeneti ellenaacutellaacutes Rg= 10 k vezeacuterlő generaacutetor belső ellenaacutellaacutesa Rt= 20 k terhelő ellenaacutellaacutes fa1= 10Hz a bemeneti koumlr alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja fa2= 40 Hz a kimeneti koumlr alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja
Feladatok
a) Keacutesziacutetse el az erősiacutető bemeneteacutehez tartozoacute helyettesiacutető aacuteramkoumlrt eacutes az alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a bemeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesaacutet
Cbe=
b) Keacutesziacutetse el az erősiacutető kimeneteacutehez tartozoacute helyettesiacutető aacuteramkoumlrt eacutes az alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a kimeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesaacutet
Cki=
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
30
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
31
MEGOLDAacuteSOK
1 feladat
a) A munkaponti egyenaacuteramok eacutes egyenfeszuumlltseacutegek feltuumlnteteacutese a kapcsolaacutesi rajzon
21 aacutebra
b) A munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok szaacutemszerűsiacutetett meghataacuterozaacutesa
Az ellenaacutellaacutesok kiszaacutemiacutetaacutesaacutehoz a kapcsolaacutesi rajz segiacutetseacutegeacutevel az Ohm- eacutes a Kirchhoff-toumlrveacutenyek alkalmazaacutesaacuteval lehet eljutni
0CEUUUU00
EC RRT
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
32
V2U 00 ER U
E
V5V3V2V10UUUU 0CE00
EC RTR
Ω200mA25
V5
I
UR
0CC
0 CR
μA125200
mA25
B
II 0C
0B
mA12552μA251mA52III 0B0C0E
Ω80mA12525
V2
I
UR
0E
0EE
V47V2V60V10UUUUUU 000R EBETBTB
Ω60μA125
V47
I
UR
0
R B
BB
2 feladat
a) Az erősiacutető fokozat helyettesiacutető keacutepe
22 aacutebra
b) A feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes terheleacutes neacutelkuumll eacutes terheleacutessel
099k 633mS 52 k 4mS 5020
1mS 52
uA
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
33
dBAa uu 1719099lg 20lg 20
697k 083mS 52 k 20k 4mS 5020
1mS 52
utA
dBAa uut 7217697lg 20lg 20
c) Az erősiacutető bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesa a helyettesiacutető keacutep alapjaacuten
M 1 Gbe Rr
k 633k 4mS 0025
1=
1
22D
ski R
yr
d) A terhelt erősiacutető kimeneti feszuumlltseacutege
mV 334 099mV4762= utbekit Auu
mV6247k 50M 1
M 1mV 50
gG
Ggbe RR
Ruu
3 feladat
a) Az erősiacutető bemeneti aacuteramkoumlre eacutes a bemeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesa
23 aacutebra
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
34
gbeC RrXbe
beaC Cf
Xbe
12
1
nFHzRrf
Cgbea
be 71510101102
1
2
146
1
a) Az erősiacutető kimeneti aacuteramkoumlre eacutes a kimeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesa
24 aacutebra
tkiC RrXki
kiaC Cf
Xki
22
1
nFHzRrf
Ctkia
ki 81651020104402
1
2
133
2
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
35
IRODALOMJEGYZEacuteK
FELHASZNAacuteLT IRODALOM Kovaacutecs Csongor Elektronikus aacuteramkoumlroumlk tankoumlnyv Generaacutel Press Kiadoacute 2005
Gergely Istvaacuten Elektrotechnika General Press Kiadoacute 2009
Zombori Beacutela Elektronika Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
Zombori Beacutela Elektronikai feladatgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2008
Koacuteroacutedi Daacutevid ndash Toacuteth S Roacutebert Villamossaacutegtani alapismeretek NSZFI Tankoumlnyvkiadoacute 2005
Horvaacuteth Ernő Elektronika feladatgyűjtemeacuteny I Terra Print Kiadoacute 1994
Szűcs Laacuteszloacuteneacute Elektronikai peacuteldataacuter Lexika Tankoumlnyvkiadoacute 1997
AJAacuteNLOTT IRODALOM U TietzendashCh Scenk Analoacuteg eacutes digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Műszaki Koumlnyvkiadoacute Budapest 1990
Mihaacutely Laacuteszloacute Elektronikai tesztgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
MUNKAANYAG
A(z) 0917-06 modul 038-as szakmai tankoumlnyvi tartalomeleme
felhasznaacutelhatoacute az alaacutebbi szakkeacutepesiacuteteacutesekhez
A szakkeacutepesiacuteteacutes OKJ azonosiacutetoacute szaacutema A szakkeacutepesiacuteteacutes megnevezeacutese
54 523 01 0000 00 00 Elektronikai technikus
A szakmai tankoumlnyvi tartalomelem feldolgozaacutesaacutehoz ajaacutenlott oacuteraszaacutem
10 oacutera
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
23
TANULAacuteSIRAacuteNYIacuteTOacute
Az elektronikai aacuteramkoumlroumlk alapjait taacutergyaloacute teacutemakoumlrhoumlz tartozoacute ismeretek alkalmazaacutesaacutehoz az iacuterott szakmai szoumlveg megeacuterteacutese a kuumlloumlnboumlző keacuteszseacutegek fejleszteacutese szuumlkseacuteges
Az elsajaacutetiacutetott informaacutecioacutek gyakorlati alkalmazaacutesaacutehoz elengedhetetlen a gyakorlatias feladateacutertelmezeacutes moacutedszer kompetencia fejleszteacutese
A szakmai szoumlveg alapos tanulmaacutenyozaacutesa eacutes feldolgozaacutesa utaacuten ceacutelszerű az alaacutebbi gyakorloacute feladatok megoldaacutesa
1 feladat Egyszerű kapcsolaacutesi rajzok elkeacutesziacuteteacuteseacutevel mutassa be az erősiacutetők sztatikus eacutes dinamikus uumlzemmoacutedja koumlzoumltti kuumlloumlnbseacutegeket
2 feladat Rajzolja fel egy teacutervezeacuterleacutesű tranzisztor transzfer karakterisztikaacutejaacutet s jeloumlljoumln meg rajta egy M1 eacutes M2 munkapontot Az M1 munkapont a lineaacuteris az M2 munkapont a nemlineaacuteris műkoumldeacutesi tartomaacutenyban helyezkedjeacutek el
3 feladat Keacutesziacutetse el egy koumlzoumls emitteres erősiacutetőfokozat kapcsolaacutesi rajzaacutet eacutes hibrid parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet Az aacuteramkoumlrhoumlz alkalmazzon 4 db ellenaacutellaacutest 3 db kondenzaacutetort 1 db taacutepegyseacuteget vezeacuterlő generaacutetort eacutes terhelő ellenaacutellaacutest
4 feladat Keacutesziacutetse el egy source kapcsolaacutesuacute JFET-es erősiacutetőfokozat kapcsolaacutesi rajzaacutet eacutes admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet Az aacuteramkoumlrhoumlz alkalmazzon 3 db ellenaacutellaacutest 3 db kondenzaacutetort 1 db taacutepegyseacuteget vezeacuterlő generaacutetort eacutes terhelő ellenaacutellaacutest
5 feladat A 3 eacutes 4 feladathoz elkeacutesziacutetett kapcsolaacutesi rajzokon tuumlntesse fel az aktiacutev elemhez tartozoacute munkaponti feszuumlltseacutegeket eacutes aacuteramokat Iacuterja fel a munkaponti adatok kiszaacutemiacutetaacutesaacutera szolgaacuteloacute matematikai oumlsszefuumlggeacuteseket
6 feladat Iacuterja le az alaacutebbi elektronikai alapfogalmak jelenteacuteseacutet
- B osztaacutelyuacute munkapontbeaacutelliacutetaacutes - hibrid parameacuteteres egyenletrendszer - erősiacutető frekvenciamenete
7 feladat Sorolja fel az erősiacutető fokozatok vaacuteltakozoacuteaacuteramuacute jellemzőit Iacuterja fel a jellemzőkhoumlz tartozoacute matematikai oumlsszefuumlggeacuteseket
8 feladat Hataacuterozza meg dB-ben az alaacutebbi viszonyszaacutemban megadott erősiacuteteacutes eacuterteacutekeket
- Au = -150 - Ai = 365 - AP = 1450
9 feladat Hataacuterozza meg viszonyszaacutemban az alaacutebbi dB-ben megadott erősiacuteteacutes eacuterteacutekeket
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
24
- Au = 45 dB - Ai = 32 dB - AP = 70 dB
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
25
OumlNELLENŐRZŐ FELADATOK
1 feladat
Szaacutemiacutetaacutessal hataacuterozza meg az alaacutebbi koumlzoumls emitteres baacutezisaacuteram taacuteplaacutelaacutesuacute erősiacutető munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesait
19 aacutebra
Adatok
UT = 10 V IC0 = 25 mA UE0 = 2 V UCE0 = 3V B = 200 UBE0 = 06 V
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
26
Feladatok
a) Jeloumllje be a kapcsolaacutesi rajzon a munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok meghataacuterozaacutesaacutehoz szuumlkseacuteges egyenaacuteramokat eacutes egyenfeszuumlltseacutegeket
b) Hataacuterozza meg a munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok (RC RE RB) szaacutemszerű eacuterteacutekeacutet
RC =
RE =
RB=
2 feladat
Meacuteretezze az alaacutebbi Source kapcsolaacutesuacute erősiacutető fokozatot
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
27
20 aacutebra
Adatok
UT = 12 V Rt = 20 k RG = 1 M RD = 4 k y21s = 25 mS y22s = 25 S Ug = 50 mV Rg = 50 k
Feladatok
a) Keacutesziacutetse el a meacuteretezeacutes előtt aacutelloacute aacuteramkoumlr admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
28
b) Hataacuterozza meg dB-ben az erősiacutető feszuumlltseacutegerősiacuteteacuteseacutet terhelő ellenaacutellaacutes neacutelkuumll eacutes terheleacutessel
Au=
au=
Aut=
aut=
c) Szaacutemiacutetsa ki az erősiacutető fokozat bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesaacutet
Rbe=
Rki=
d) Hataacuterozza meg a terhelt erősiacutető fokozat kimeneteacuten megjelenő feszuumlltseacuteg eacuterteacutekeacutet
Ukit=
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
29
3 feladat
Meacuteretezze egy RC csatolaacutesuacute erősiacutető alapkapcsolaacutes csatoloacute kondenzaacutetorait
Adatok
rbe= 1 M bemeneti ellenaacutellaacutes rki= 4 k kimeneti ellenaacutellaacutes Rg= 10 k vezeacuterlő generaacutetor belső ellenaacutellaacutesa Rt= 20 k terhelő ellenaacutellaacutes fa1= 10Hz a bemeneti koumlr alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja fa2= 40 Hz a kimeneti koumlr alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja
Feladatok
a) Keacutesziacutetse el az erősiacutető bemeneteacutehez tartozoacute helyettesiacutető aacuteramkoumlrt eacutes az alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a bemeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesaacutet
Cbe=
b) Keacutesziacutetse el az erősiacutető kimeneteacutehez tartozoacute helyettesiacutető aacuteramkoumlrt eacutes az alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a kimeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesaacutet
Cki=
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
30
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
31
MEGOLDAacuteSOK
1 feladat
a) A munkaponti egyenaacuteramok eacutes egyenfeszuumlltseacutegek feltuumlnteteacutese a kapcsolaacutesi rajzon
21 aacutebra
b) A munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok szaacutemszerűsiacutetett meghataacuterozaacutesa
Az ellenaacutellaacutesok kiszaacutemiacutetaacutesaacutehoz a kapcsolaacutesi rajz segiacutetseacutegeacutevel az Ohm- eacutes a Kirchhoff-toumlrveacutenyek alkalmazaacutesaacuteval lehet eljutni
0CEUUUU00
EC RRT
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
32
V2U 00 ER U
E
V5V3V2V10UUUU 0CE00
EC RTR
Ω200mA25
V5
I
UR
0CC
0 CR
μA125200
mA25
B
II 0C
0B
mA12552μA251mA52III 0B0C0E
Ω80mA12525
V2
I
UR
0E
0EE
V47V2V60V10UUUUUU 000R EBETBTB
Ω60μA125
V47
I
UR
0
R B
BB
2 feladat
a) Az erősiacutető fokozat helyettesiacutető keacutepe
22 aacutebra
b) A feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes terheleacutes neacutelkuumll eacutes terheleacutessel
099k 633mS 52 k 4mS 5020
1mS 52
uA
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
33
dBAa uu 1719099lg 20lg 20
697k 083mS 52 k 20k 4mS 5020
1mS 52
utA
dBAa uut 7217697lg 20lg 20
c) Az erősiacutető bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesa a helyettesiacutető keacutep alapjaacuten
M 1 Gbe Rr
k 633k 4mS 0025
1=
1
22D
ski R
yr
d) A terhelt erősiacutető kimeneti feszuumlltseacutege
mV 334 099mV4762= utbekit Auu
mV6247k 50M 1
M 1mV 50
gG
Ggbe RR
Ruu
3 feladat
a) Az erősiacutető bemeneti aacuteramkoumlre eacutes a bemeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesa
23 aacutebra
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
34
gbeC RrXbe
beaC Cf
Xbe
12
1
nFHzRrf
Cgbea
be 71510101102
1
2
146
1
a) Az erősiacutető kimeneti aacuteramkoumlre eacutes a kimeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesa
24 aacutebra
tkiC RrXki
kiaC Cf
Xki
22
1
nFHzRrf
Ctkia
ki 81651020104402
1
2
133
2
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
35
IRODALOMJEGYZEacuteK
FELHASZNAacuteLT IRODALOM Kovaacutecs Csongor Elektronikus aacuteramkoumlroumlk tankoumlnyv Generaacutel Press Kiadoacute 2005
Gergely Istvaacuten Elektrotechnika General Press Kiadoacute 2009
Zombori Beacutela Elektronika Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
Zombori Beacutela Elektronikai feladatgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2008
Koacuteroacutedi Daacutevid ndash Toacuteth S Roacutebert Villamossaacutegtani alapismeretek NSZFI Tankoumlnyvkiadoacute 2005
Horvaacuteth Ernő Elektronika feladatgyűjtemeacuteny I Terra Print Kiadoacute 1994
Szűcs Laacuteszloacuteneacute Elektronikai peacuteldataacuter Lexika Tankoumlnyvkiadoacute 1997
AJAacuteNLOTT IRODALOM U TietzendashCh Scenk Analoacuteg eacutes digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Műszaki Koumlnyvkiadoacute Budapest 1990
Mihaacutely Laacuteszloacute Elektronikai tesztgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
MUNKAANYAG
A(z) 0917-06 modul 038-as szakmai tankoumlnyvi tartalomeleme
felhasznaacutelhatoacute az alaacutebbi szakkeacutepesiacuteteacutesekhez
A szakkeacutepesiacuteteacutes OKJ azonosiacutetoacute szaacutema A szakkeacutepesiacuteteacutes megnevezeacutese
54 523 01 0000 00 00 Elektronikai technikus
A szakmai tankoumlnyvi tartalomelem feldolgozaacutesaacutehoz ajaacutenlott oacuteraszaacutem
10 oacutera
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
24
- Au = 45 dB - Ai = 32 dB - AP = 70 dB
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
25
OumlNELLENŐRZŐ FELADATOK
1 feladat
Szaacutemiacutetaacutessal hataacuterozza meg az alaacutebbi koumlzoumls emitteres baacutezisaacuteram taacuteplaacutelaacutesuacute erősiacutető munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesait
19 aacutebra
Adatok
UT = 10 V IC0 = 25 mA UE0 = 2 V UCE0 = 3V B = 200 UBE0 = 06 V
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
26
Feladatok
a) Jeloumllje be a kapcsolaacutesi rajzon a munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok meghataacuterozaacutesaacutehoz szuumlkseacuteges egyenaacuteramokat eacutes egyenfeszuumlltseacutegeket
b) Hataacuterozza meg a munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok (RC RE RB) szaacutemszerű eacuterteacutekeacutet
RC =
RE =
RB=
2 feladat
Meacuteretezze az alaacutebbi Source kapcsolaacutesuacute erősiacutető fokozatot
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
27
20 aacutebra
Adatok
UT = 12 V Rt = 20 k RG = 1 M RD = 4 k y21s = 25 mS y22s = 25 S Ug = 50 mV Rg = 50 k
Feladatok
a) Keacutesziacutetse el a meacuteretezeacutes előtt aacutelloacute aacuteramkoumlr admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
28
b) Hataacuterozza meg dB-ben az erősiacutető feszuumlltseacutegerősiacuteteacuteseacutet terhelő ellenaacutellaacutes neacutelkuumll eacutes terheleacutessel
Au=
au=
Aut=
aut=
c) Szaacutemiacutetsa ki az erősiacutető fokozat bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesaacutet
Rbe=
Rki=
d) Hataacuterozza meg a terhelt erősiacutető fokozat kimeneteacuten megjelenő feszuumlltseacuteg eacuterteacutekeacutet
Ukit=
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
29
3 feladat
Meacuteretezze egy RC csatolaacutesuacute erősiacutető alapkapcsolaacutes csatoloacute kondenzaacutetorait
Adatok
rbe= 1 M bemeneti ellenaacutellaacutes rki= 4 k kimeneti ellenaacutellaacutes Rg= 10 k vezeacuterlő generaacutetor belső ellenaacutellaacutesa Rt= 20 k terhelő ellenaacutellaacutes fa1= 10Hz a bemeneti koumlr alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja fa2= 40 Hz a kimeneti koumlr alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja
Feladatok
a) Keacutesziacutetse el az erősiacutető bemeneteacutehez tartozoacute helyettesiacutető aacuteramkoumlrt eacutes az alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a bemeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesaacutet
Cbe=
b) Keacutesziacutetse el az erősiacutető kimeneteacutehez tartozoacute helyettesiacutető aacuteramkoumlrt eacutes az alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a kimeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesaacutet
Cki=
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
30
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
31
MEGOLDAacuteSOK
1 feladat
a) A munkaponti egyenaacuteramok eacutes egyenfeszuumlltseacutegek feltuumlnteteacutese a kapcsolaacutesi rajzon
21 aacutebra
b) A munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok szaacutemszerűsiacutetett meghataacuterozaacutesa
Az ellenaacutellaacutesok kiszaacutemiacutetaacutesaacutehoz a kapcsolaacutesi rajz segiacutetseacutegeacutevel az Ohm- eacutes a Kirchhoff-toumlrveacutenyek alkalmazaacutesaacuteval lehet eljutni
0CEUUUU00
EC RRT
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
32
V2U 00 ER U
E
V5V3V2V10UUUU 0CE00
EC RTR
Ω200mA25
V5
I
UR
0CC
0 CR
μA125200
mA25
B
II 0C
0B
mA12552μA251mA52III 0B0C0E
Ω80mA12525
V2
I
UR
0E
0EE
V47V2V60V10UUUUUU 000R EBETBTB
Ω60μA125
V47
I
UR
0
R B
BB
2 feladat
a) Az erősiacutető fokozat helyettesiacutető keacutepe
22 aacutebra
b) A feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes terheleacutes neacutelkuumll eacutes terheleacutessel
099k 633mS 52 k 4mS 5020
1mS 52
uA
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
33
dBAa uu 1719099lg 20lg 20
697k 083mS 52 k 20k 4mS 5020
1mS 52
utA
dBAa uut 7217697lg 20lg 20
c) Az erősiacutető bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesa a helyettesiacutető keacutep alapjaacuten
M 1 Gbe Rr
k 633k 4mS 0025
1=
1
22D
ski R
yr
d) A terhelt erősiacutető kimeneti feszuumlltseacutege
mV 334 099mV4762= utbekit Auu
mV6247k 50M 1
M 1mV 50
gG
Ggbe RR
Ruu
3 feladat
a) Az erősiacutető bemeneti aacuteramkoumlre eacutes a bemeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesa
23 aacutebra
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
34
gbeC RrXbe
beaC Cf
Xbe
12
1
nFHzRrf
Cgbea
be 71510101102
1
2
146
1
a) Az erősiacutető kimeneti aacuteramkoumlre eacutes a kimeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesa
24 aacutebra
tkiC RrXki
kiaC Cf
Xki
22
1
nFHzRrf
Ctkia
ki 81651020104402
1
2
133
2
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
35
IRODALOMJEGYZEacuteK
FELHASZNAacuteLT IRODALOM Kovaacutecs Csongor Elektronikus aacuteramkoumlroumlk tankoumlnyv Generaacutel Press Kiadoacute 2005
Gergely Istvaacuten Elektrotechnika General Press Kiadoacute 2009
Zombori Beacutela Elektronika Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
Zombori Beacutela Elektronikai feladatgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2008
Koacuteroacutedi Daacutevid ndash Toacuteth S Roacutebert Villamossaacutegtani alapismeretek NSZFI Tankoumlnyvkiadoacute 2005
Horvaacuteth Ernő Elektronika feladatgyűjtemeacuteny I Terra Print Kiadoacute 1994
Szűcs Laacuteszloacuteneacute Elektronikai peacuteldataacuter Lexika Tankoumlnyvkiadoacute 1997
AJAacuteNLOTT IRODALOM U TietzendashCh Scenk Analoacuteg eacutes digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Műszaki Koumlnyvkiadoacute Budapest 1990
Mihaacutely Laacuteszloacute Elektronikai tesztgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
MUNKAANYAG
A(z) 0917-06 modul 038-as szakmai tankoumlnyvi tartalomeleme
felhasznaacutelhatoacute az alaacutebbi szakkeacutepesiacuteteacutesekhez
A szakkeacutepesiacuteteacutes OKJ azonosiacutetoacute szaacutema A szakkeacutepesiacuteteacutes megnevezeacutese
54 523 01 0000 00 00 Elektronikai technikus
A szakmai tankoumlnyvi tartalomelem feldolgozaacutesaacutehoz ajaacutenlott oacuteraszaacutem
10 oacutera
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
25
OumlNELLENŐRZŐ FELADATOK
1 feladat
Szaacutemiacutetaacutessal hataacuterozza meg az alaacutebbi koumlzoumls emitteres baacutezisaacuteram taacuteplaacutelaacutesuacute erősiacutető munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesait
19 aacutebra
Adatok
UT = 10 V IC0 = 25 mA UE0 = 2 V UCE0 = 3V B = 200 UBE0 = 06 V
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
26
Feladatok
a) Jeloumllje be a kapcsolaacutesi rajzon a munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok meghataacuterozaacutesaacutehoz szuumlkseacuteges egyenaacuteramokat eacutes egyenfeszuumlltseacutegeket
b) Hataacuterozza meg a munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok (RC RE RB) szaacutemszerű eacuterteacutekeacutet
RC =
RE =
RB=
2 feladat
Meacuteretezze az alaacutebbi Source kapcsolaacutesuacute erősiacutető fokozatot
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
27
20 aacutebra
Adatok
UT = 12 V Rt = 20 k RG = 1 M RD = 4 k y21s = 25 mS y22s = 25 S Ug = 50 mV Rg = 50 k
Feladatok
a) Keacutesziacutetse el a meacuteretezeacutes előtt aacutelloacute aacuteramkoumlr admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
28
b) Hataacuterozza meg dB-ben az erősiacutető feszuumlltseacutegerősiacuteteacuteseacutet terhelő ellenaacutellaacutes neacutelkuumll eacutes terheleacutessel
Au=
au=
Aut=
aut=
c) Szaacutemiacutetsa ki az erősiacutető fokozat bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesaacutet
Rbe=
Rki=
d) Hataacuterozza meg a terhelt erősiacutető fokozat kimeneteacuten megjelenő feszuumlltseacuteg eacuterteacutekeacutet
Ukit=
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
29
3 feladat
Meacuteretezze egy RC csatolaacutesuacute erősiacutető alapkapcsolaacutes csatoloacute kondenzaacutetorait
Adatok
rbe= 1 M bemeneti ellenaacutellaacutes rki= 4 k kimeneti ellenaacutellaacutes Rg= 10 k vezeacuterlő generaacutetor belső ellenaacutellaacutesa Rt= 20 k terhelő ellenaacutellaacutes fa1= 10Hz a bemeneti koumlr alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja fa2= 40 Hz a kimeneti koumlr alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja
Feladatok
a) Keacutesziacutetse el az erősiacutető bemeneteacutehez tartozoacute helyettesiacutető aacuteramkoumlrt eacutes az alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a bemeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesaacutet
Cbe=
b) Keacutesziacutetse el az erősiacutető kimeneteacutehez tartozoacute helyettesiacutető aacuteramkoumlrt eacutes az alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a kimeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesaacutet
Cki=
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
30
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
31
MEGOLDAacuteSOK
1 feladat
a) A munkaponti egyenaacuteramok eacutes egyenfeszuumlltseacutegek feltuumlnteteacutese a kapcsolaacutesi rajzon
21 aacutebra
b) A munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok szaacutemszerűsiacutetett meghataacuterozaacutesa
Az ellenaacutellaacutesok kiszaacutemiacutetaacutesaacutehoz a kapcsolaacutesi rajz segiacutetseacutegeacutevel az Ohm- eacutes a Kirchhoff-toumlrveacutenyek alkalmazaacutesaacuteval lehet eljutni
0CEUUUU00
EC RRT
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
32
V2U 00 ER U
E
V5V3V2V10UUUU 0CE00
EC RTR
Ω200mA25
V5
I
UR
0CC
0 CR
μA125200
mA25
B
II 0C
0B
mA12552μA251mA52III 0B0C0E
Ω80mA12525
V2
I
UR
0E
0EE
V47V2V60V10UUUUUU 000R EBETBTB
Ω60μA125
V47
I
UR
0
R B
BB
2 feladat
a) Az erősiacutető fokozat helyettesiacutető keacutepe
22 aacutebra
b) A feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes terheleacutes neacutelkuumll eacutes terheleacutessel
099k 633mS 52 k 4mS 5020
1mS 52
uA
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
33
dBAa uu 1719099lg 20lg 20
697k 083mS 52 k 20k 4mS 5020
1mS 52
utA
dBAa uut 7217697lg 20lg 20
c) Az erősiacutető bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesa a helyettesiacutető keacutep alapjaacuten
M 1 Gbe Rr
k 633k 4mS 0025
1=
1
22D
ski R
yr
d) A terhelt erősiacutető kimeneti feszuumlltseacutege
mV 334 099mV4762= utbekit Auu
mV6247k 50M 1
M 1mV 50
gG
Ggbe RR
Ruu
3 feladat
a) Az erősiacutető bemeneti aacuteramkoumlre eacutes a bemeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesa
23 aacutebra
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
34
gbeC RrXbe
beaC Cf
Xbe
12
1
nFHzRrf
Cgbea
be 71510101102
1
2
146
1
a) Az erősiacutető kimeneti aacuteramkoumlre eacutes a kimeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesa
24 aacutebra
tkiC RrXki
kiaC Cf
Xki
22
1
nFHzRrf
Ctkia
ki 81651020104402
1
2
133
2
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
35
IRODALOMJEGYZEacuteK
FELHASZNAacuteLT IRODALOM Kovaacutecs Csongor Elektronikus aacuteramkoumlroumlk tankoumlnyv Generaacutel Press Kiadoacute 2005
Gergely Istvaacuten Elektrotechnika General Press Kiadoacute 2009
Zombori Beacutela Elektronika Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
Zombori Beacutela Elektronikai feladatgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2008
Koacuteroacutedi Daacutevid ndash Toacuteth S Roacutebert Villamossaacutegtani alapismeretek NSZFI Tankoumlnyvkiadoacute 2005
Horvaacuteth Ernő Elektronika feladatgyűjtemeacuteny I Terra Print Kiadoacute 1994
Szűcs Laacuteszloacuteneacute Elektronikai peacuteldataacuter Lexika Tankoumlnyvkiadoacute 1997
AJAacuteNLOTT IRODALOM U TietzendashCh Scenk Analoacuteg eacutes digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Műszaki Koumlnyvkiadoacute Budapest 1990
Mihaacutely Laacuteszloacute Elektronikai tesztgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
MUNKAANYAG
A(z) 0917-06 modul 038-as szakmai tankoumlnyvi tartalomeleme
felhasznaacutelhatoacute az alaacutebbi szakkeacutepesiacuteteacutesekhez
A szakkeacutepesiacuteteacutes OKJ azonosiacutetoacute szaacutema A szakkeacutepesiacuteteacutes megnevezeacutese
54 523 01 0000 00 00 Elektronikai technikus
A szakmai tankoumlnyvi tartalomelem feldolgozaacutesaacutehoz ajaacutenlott oacuteraszaacutem
10 oacutera
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
26
Feladatok
a) Jeloumllje be a kapcsolaacutesi rajzon a munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok meghataacuterozaacutesaacutehoz szuumlkseacuteges egyenaacuteramokat eacutes egyenfeszuumlltseacutegeket
b) Hataacuterozza meg a munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok (RC RE RB) szaacutemszerű eacuterteacutekeacutet
RC =
RE =
RB=
2 feladat
Meacuteretezze az alaacutebbi Source kapcsolaacutesuacute erősiacutető fokozatot
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
27
20 aacutebra
Adatok
UT = 12 V Rt = 20 k RG = 1 M RD = 4 k y21s = 25 mS y22s = 25 S Ug = 50 mV Rg = 50 k
Feladatok
a) Keacutesziacutetse el a meacuteretezeacutes előtt aacutelloacute aacuteramkoumlr admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
28
b) Hataacuterozza meg dB-ben az erősiacutető feszuumlltseacutegerősiacuteteacuteseacutet terhelő ellenaacutellaacutes neacutelkuumll eacutes terheleacutessel
Au=
au=
Aut=
aut=
c) Szaacutemiacutetsa ki az erősiacutető fokozat bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesaacutet
Rbe=
Rki=
d) Hataacuterozza meg a terhelt erősiacutető fokozat kimeneteacuten megjelenő feszuumlltseacuteg eacuterteacutekeacutet
Ukit=
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
29
3 feladat
Meacuteretezze egy RC csatolaacutesuacute erősiacutető alapkapcsolaacutes csatoloacute kondenzaacutetorait
Adatok
rbe= 1 M bemeneti ellenaacutellaacutes rki= 4 k kimeneti ellenaacutellaacutes Rg= 10 k vezeacuterlő generaacutetor belső ellenaacutellaacutesa Rt= 20 k terhelő ellenaacutellaacutes fa1= 10Hz a bemeneti koumlr alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja fa2= 40 Hz a kimeneti koumlr alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja
Feladatok
a) Keacutesziacutetse el az erősiacutető bemeneteacutehez tartozoacute helyettesiacutető aacuteramkoumlrt eacutes az alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a bemeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesaacutet
Cbe=
b) Keacutesziacutetse el az erősiacutető kimeneteacutehez tartozoacute helyettesiacutető aacuteramkoumlrt eacutes az alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a kimeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesaacutet
Cki=
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
30
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
31
MEGOLDAacuteSOK
1 feladat
a) A munkaponti egyenaacuteramok eacutes egyenfeszuumlltseacutegek feltuumlnteteacutese a kapcsolaacutesi rajzon
21 aacutebra
b) A munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok szaacutemszerűsiacutetett meghataacuterozaacutesa
Az ellenaacutellaacutesok kiszaacutemiacutetaacutesaacutehoz a kapcsolaacutesi rajz segiacutetseacutegeacutevel az Ohm- eacutes a Kirchhoff-toumlrveacutenyek alkalmazaacutesaacuteval lehet eljutni
0CEUUUU00
EC RRT
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
32
V2U 00 ER U
E
V5V3V2V10UUUU 0CE00
EC RTR
Ω200mA25
V5
I
UR
0CC
0 CR
μA125200
mA25
B
II 0C
0B
mA12552μA251mA52III 0B0C0E
Ω80mA12525
V2
I
UR
0E
0EE
V47V2V60V10UUUUUU 000R EBETBTB
Ω60μA125
V47
I
UR
0
R B
BB
2 feladat
a) Az erősiacutető fokozat helyettesiacutető keacutepe
22 aacutebra
b) A feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes terheleacutes neacutelkuumll eacutes terheleacutessel
099k 633mS 52 k 4mS 5020
1mS 52
uA
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
33
dBAa uu 1719099lg 20lg 20
697k 083mS 52 k 20k 4mS 5020
1mS 52
utA
dBAa uut 7217697lg 20lg 20
c) Az erősiacutető bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesa a helyettesiacutető keacutep alapjaacuten
M 1 Gbe Rr
k 633k 4mS 0025
1=
1
22D
ski R
yr
d) A terhelt erősiacutető kimeneti feszuumlltseacutege
mV 334 099mV4762= utbekit Auu
mV6247k 50M 1
M 1mV 50
gG
Ggbe RR
Ruu
3 feladat
a) Az erősiacutető bemeneti aacuteramkoumlre eacutes a bemeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesa
23 aacutebra
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
34
gbeC RrXbe
beaC Cf
Xbe
12
1
nFHzRrf
Cgbea
be 71510101102
1
2
146
1
a) Az erősiacutető kimeneti aacuteramkoumlre eacutes a kimeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesa
24 aacutebra
tkiC RrXki
kiaC Cf
Xki
22
1
nFHzRrf
Ctkia
ki 81651020104402
1
2
133
2
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
35
IRODALOMJEGYZEacuteK
FELHASZNAacuteLT IRODALOM Kovaacutecs Csongor Elektronikus aacuteramkoumlroumlk tankoumlnyv Generaacutel Press Kiadoacute 2005
Gergely Istvaacuten Elektrotechnika General Press Kiadoacute 2009
Zombori Beacutela Elektronika Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
Zombori Beacutela Elektronikai feladatgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2008
Koacuteroacutedi Daacutevid ndash Toacuteth S Roacutebert Villamossaacutegtani alapismeretek NSZFI Tankoumlnyvkiadoacute 2005
Horvaacuteth Ernő Elektronika feladatgyűjtemeacuteny I Terra Print Kiadoacute 1994
Szűcs Laacuteszloacuteneacute Elektronikai peacuteldataacuter Lexika Tankoumlnyvkiadoacute 1997
AJAacuteNLOTT IRODALOM U TietzendashCh Scenk Analoacuteg eacutes digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Műszaki Koumlnyvkiadoacute Budapest 1990
Mihaacutely Laacuteszloacute Elektronikai tesztgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
MUNKAANYAG
A(z) 0917-06 modul 038-as szakmai tankoumlnyvi tartalomeleme
felhasznaacutelhatoacute az alaacutebbi szakkeacutepesiacuteteacutesekhez
A szakkeacutepesiacuteteacutes OKJ azonosiacutetoacute szaacutema A szakkeacutepesiacuteteacutes megnevezeacutese
54 523 01 0000 00 00 Elektronikai technikus
A szakmai tankoumlnyvi tartalomelem feldolgozaacutesaacutehoz ajaacutenlott oacuteraszaacutem
10 oacutera
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
27
20 aacutebra
Adatok
UT = 12 V Rt = 20 k RG = 1 M RD = 4 k y21s = 25 mS y22s = 25 S Ug = 50 mV Rg = 50 k
Feladatok
a) Keacutesziacutetse el a meacuteretezeacutes előtt aacutelloacute aacuteramkoumlr admittancia parameacuteteres helyettesiacutető keacutepeacutet
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
28
b) Hataacuterozza meg dB-ben az erősiacutető feszuumlltseacutegerősiacuteteacuteseacutet terhelő ellenaacutellaacutes neacutelkuumll eacutes terheleacutessel
Au=
au=
Aut=
aut=
c) Szaacutemiacutetsa ki az erősiacutető fokozat bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesaacutet
Rbe=
Rki=
d) Hataacuterozza meg a terhelt erősiacutető fokozat kimeneteacuten megjelenő feszuumlltseacuteg eacuterteacutekeacutet
Ukit=
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
29
3 feladat
Meacuteretezze egy RC csatolaacutesuacute erősiacutető alapkapcsolaacutes csatoloacute kondenzaacutetorait
Adatok
rbe= 1 M bemeneti ellenaacutellaacutes rki= 4 k kimeneti ellenaacutellaacutes Rg= 10 k vezeacuterlő generaacutetor belső ellenaacutellaacutesa Rt= 20 k terhelő ellenaacutellaacutes fa1= 10Hz a bemeneti koumlr alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja fa2= 40 Hz a kimeneti koumlr alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja
Feladatok
a) Keacutesziacutetse el az erősiacutető bemeneteacutehez tartozoacute helyettesiacutető aacuteramkoumlrt eacutes az alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a bemeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesaacutet
Cbe=
b) Keacutesziacutetse el az erősiacutető kimeneteacutehez tartozoacute helyettesiacutető aacuteramkoumlrt eacutes az alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a kimeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesaacutet
Cki=
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
30
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
31
MEGOLDAacuteSOK
1 feladat
a) A munkaponti egyenaacuteramok eacutes egyenfeszuumlltseacutegek feltuumlnteteacutese a kapcsolaacutesi rajzon
21 aacutebra
b) A munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok szaacutemszerűsiacutetett meghataacuterozaacutesa
Az ellenaacutellaacutesok kiszaacutemiacutetaacutesaacutehoz a kapcsolaacutesi rajz segiacutetseacutegeacutevel az Ohm- eacutes a Kirchhoff-toumlrveacutenyek alkalmazaacutesaacuteval lehet eljutni
0CEUUUU00
EC RRT
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
32
V2U 00 ER U
E
V5V3V2V10UUUU 0CE00
EC RTR
Ω200mA25
V5
I
UR
0CC
0 CR
μA125200
mA25
B
II 0C
0B
mA12552μA251mA52III 0B0C0E
Ω80mA12525
V2
I
UR
0E
0EE
V47V2V60V10UUUUUU 000R EBETBTB
Ω60μA125
V47
I
UR
0
R B
BB
2 feladat
a) Az erősiacutető fokozat helyettesiacutető keacutepe
22 aacutebra
b) A feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes terheleacutes neacutelkuumll eacutes terheleacutessel
099k 633mS 52 k 4mS 5020
1mS 52
uA
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
33
dBAa uu 1719099lg 20lg 20
697k 083mS 52 k 20k 4mS 5020
1mS 52
utA
dBAa uut 7217697lg 20lg 20
c) Az erősiacutető bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesa a helyettesiacutető keacutep alapjaacuten
M 1 Gbe Rr
k 633k 4mS 0025
1=
1
22D
ski R
yr
d) A terhelt erősiacutető kimeneti feszuumlltseacutege
mV 334 099mV4762= utbekit Auu
mV6247k 50M 1
M 1mV 50
gG
Ggbe RR
Ruu
3 feladat
a) Az erősiacutető bemeneti aacuteramkoumlre eacutes a bemeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesa
23 aacutebra
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
34
gbeC RrXbe
beaC Cf
Xbe
12
1
nFHzRrf
Cgbea
be 71510101102
1
2
146
1
a) Az erősiacutető kimeneti aacuteramkoumlre eacutes a kimeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesa
24 aacutebra
tkiC RrXki
kiaC Cf
Xki
22
1
nFHzRrf
Ctkia
ki 81651020104402
1
2
133
2
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
35
IRODALOMJEGYZEacuteK
FELHASZNAacuteLT IRODALOM Kovaacutecs Csongor Elektronikus aacuteramkoumlroumlk tankoumlnyv Generaacutel Press Kiadoacute 2005
Gergely Istvaacuten Elektrotechnika General Press Kiadoacute 2009
Zombori Beacutela Elektronika Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
Zombori Beacutela Elektronikai feladatgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2008
Koacuteroacutedi Daacutevid ndash Toacuteth S Roacutebert Villamossaacutegtani alapismeretek NSZFI Tankoumlnyvkiadoacute 2005
Horvaacuteth Ernő Elektronika feladatgyűjtemeacuteny I Terra Print Kiadoacute 1994
Szűcs Laacuteszloacuteneacute Elektronikai peacuteldataacuter Lexika Tankoumlnyvkiadoacute 1997
AJAacuteNLOTT IRODALOM U TietzendashCh Scenk Analoacuteg eacutes digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Műszaki Koumlnyvkiadoacute Budapest 1990
Mihaacutely Laacuteszloacute Elektronikai tesztgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
MUNKAANYAG
A(z) 0917-06 modul 038-as szakmai tankoumlnyvi tartalomeleme
felhasznaacutelhatoacute az alaacutebbi szakkeacutepesiacuteteacutesekhez
A szakkeacutepesiacuteteacutes OKJ azonosiacutetoacute szaacutema A szakkeacutepesiacuteteacutes megnevezeacutese
54 523 01 0000 00 00 Elektronikai technikus
A szakmai tankoumlnyvi tartalomelem feldolgozaacutesaacutehoz ajaacutenlott oacuteraszaacutem
10 oacutera
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
28
b) Hataacuterozza meg dB-ben az erősiacutető feszuumlltseacutegerősiacuteteacuteseacutet terhelő ellenaacutellaacutes neacutelkuumll eacutes terheleacutessel
Au=
au=
Aut=
aut=
c) Szaacutemiacutetsa ki az erősiacutető fokozat bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesaacutet
Rbe=
Rki=
d) Hataacuterozza meg a terhelt erősiacutető fokozat kimeneteacuten megjelenő feszuumlltseacuteg eacuterteacutekeacutet
Ukit=
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
29
3 feladat
Meacuteretezze egy RC csatolaacutesuacute erősiacutető alapkapcsolaacutes csatoloacute kondenzaacutetorait
Adatok
rbe= 1 M bemeneti ellenaacutellaacutes rki= 4 k kimeneti ellenaacutellaacutes Rg= 10 k vezeacuterlő generaacutetor belső ellenaacutellaacutesa Rt= 20 k terhelő ellenaacutellaacutes fa1= 10Hz a bemeneti koumlr alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja fa2= 40 Hz a kimeneti koumlr alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja
Feladatok
a) Keacutesziacutetse el az erősiacutető bemeneteacutehez tartozoacute helyettesiacutető aacuteramkoumlrt eacutes az alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a bemeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesaacutet
Cbe=
b) Keacutesziacutetse el az erősiacutető kimeneteacutehez tartozoacute helyettesiacutető aacuteramkoumlrt eacutes az alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a kimeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesaacutet
Cki=
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
30
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
31
MEGOLDAacuteSOK
1 feladat
a) A munkaponti egyenaacuteramok eacutes egyenfeszuumlltseacutegek feltuumlnteteacutese a kapcsolaacutesi rajzon
21 aacutebra
b) A munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok szaacutemszerűsiacutetett meghataacuterozaacutesa
Az ellenaacutellaacutesok kiszaacutemiacutetaacutesaacutehoz a kapcsolaacutesi rajz segiacutetseacutegeacutevel az Ohm- eacutes a Kirchhoff-toumlrveacutenyek alkalmazaacutesaacuteval lehet eljutni
0CEUUUU00
EC RRT
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
32
V2U 00 ER U
E
V5V3V2V10UUUU 0CE00
EC RTR
Ω200mA25
V5
I
UR
0CC
0 CR
μA125200
mA25
B
II 0C
0B
mA12552μA251mA52III 0B0C0E
Ω80mA12525
V2
I
UR
0E
0EE
V47V2V60V10UUUUUU 000R EBETBTB
Ω60μA125
V47
I
UR
0
R B
BB
2 feladat
a) Az erősiacutető fokozat helyettesiacutető keacutepe
22 aacutebra
b) A feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes terheleacutes neacutelkuumll eacutes terheleacutessel
099k 633mS 52 k 4mS 5020
1mS 52
uA
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
33
dBAa uu 1719099lg 20lg 20
697k 083mS 52 k 20k 4mS 5020
1mS 52
utA
dBAa uut 7217697lg 20lg 20
c) Az erősiacutető bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesa a helyettesiacutető keacutep alapjaacuten
M 1 Gbe Rr
k 633k 4mS 0025
1=
1
22D
ski R
yr
d) A terhelt erősiacutető kimeneti feszuumlltseacutege
mV 334 099mV4762= utbekit Auu
mV6247k 50M 1
M 1mV 50
gG
Ggbe RR
Ruu
3 feladat
a) Az erősiacutető bemeneti aacuteramkoumlre eacutes a bemeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesa
23 aacutebra
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
34
gbeC RrXbe
beaC Cf
Xbe
12
1
nFHzRrf
Cgbea
be 71510101102
1
2
146
1
a) Az erősiacutető kimeneti aacuteramkoumlre eacutes a kimeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesa
24 aacutebra
tkiC RrXki
kiaC Cf
Xki
22
1
nFHzRrf
Ctkia
ki 81651020104402
1
2
133
2
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
35
IRODALOMJEGYZEacuteK
FELHASZNAacuteLT IRODALOM Kovaacutecs Csongor Elektronikus aacuteramkoumlroumlk tankoumlnyv Generaacutel Press Kiadoacute 2005
Gergely Istvaacuten Elektrotechnika General Press Kiadoacute 2009
Zombori Beacutela Elektronika Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
Zombori Beacutela Elektronikai feladatgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2008
Koacuteroacutedi Daacutevid ndash Toacuteth S Roacutebert Villamossaacutegtani alapismeretek NSZFI Tankoumlnyvkiadoacute 2005
Horvaacuteth Ernő Elektronika feladatgyűjtemeacuteny I Terra Print Kiadoacute 1994
Szűcs Laacuteszloacuteneacute Elektronikai peacuteldataacuter Lexika Tankoumlnyvkiadoacute 1997
AJAacuteNLOTT IRODALOM U TietzendashCh Scenk Analoacuteg eacutes digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Műszaki Koumlnyvkiadoacute Budapest 1990
Mihaacutely Laacuteszloacute Elektronikai tesztgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
MUNKAANYAG
A(z) 0917-06 modul 038-as szakmai tankoumlnyvi tartalomeleme
felhasznaacutelhatoacute az alaacutebbi szakkeacutepesiacuteteacutesekhez
A szakkeacutepesiacuteteacutes OKJ azonosiacutetoacute szaacutema A szakkeacutepesiacuteteacutes megnevezeacutese
54 523 01 0000 00 00 Elektronikai technikus
A szakmai tankoumlnyvi tartalomelem feldolgozaacutesaacutehoz ajaacutenlott oacuteraszaacutem
10 oacutera
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
29
3 feladat
Meacuteretezze egy RC csatolaacutesuacute erősiacutető alapkapcsolaacutes csatoloacute kondenzaacutetorait
Adatok
rbe= 1 M bemeneti ellenaacutellaacutes rki= 4 k kimeneti ellenaacutellaacutes Rg= 10 k vezeacuterlő generaacutetor belső ellenaacutellaacutesa Rt= 20 k terhelő ellenaacutellaacutes fa1= 10Hz a bemeneti koumlr alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja fa2= 40 Hz a kimeneti koumlr alsoacute hataacuterfrekvenciaacuteja
Feladatok
a) Keacutesziacutetse el az erősiacutető bemeneteacutehez tartozoacute helyettesiacutető aacuteramkoumlrt eacutes az alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a bemeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesaacutet
Cbe=
b) Keacutesziacutetse el az erősiacutető kimeneteacutehez tartozoacute helyettesiacutető aacuteramkoumlrt eacutes az alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a kimeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesaacutet
Cki=
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
30
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
31
MEGOLDAacuteSOK
1 feladat
a) A munkaponti egyenaacuteramok eacutes egyenfeszuumlltseacutegek feltuumlnteteacutese a kapcsolaacutesi rajzon
21 aacutebra
b) A munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok szaacutemszerűsiacutetett meghataacuterozaacutesa
Az ellenaacutellaacutesok kiszaacutemiacutetaacutesaacutehoz a kapcsolaacutesi rajz segiacutetseacutegeacutevel az Ohm- eacutes a Kirchhoff-toumlrveacutenyek alkalmazaacutesaacuteval lehet eljutni
0CEUUUU00
EC RRT
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
32
V2U 00 ER U
E
V5V3V2V10UUUU 0CE00
EC RTR
Ω200mA25
V5
I
UR
0CC
0 CR
μA125200
mA25
B
II 0C
0B
mA12552μA251mA52III 0B0C0E
Ω80mA12525
V2
I
UR
0E
0EE
V47V2V60V10UUUUUU 000R EBETBTB
Ω60μA125
V47
I
UR
0
R B
BB
2 feladat
a) Az erősiacutető fokozat helyettesiacutető keacutepe
22 aacutebra
b) A feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes terheleacutes neacutelkuumll eacutes terheleacutessel
099k 633mS 52 k 4mS 5020
1mS 52
uA
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
33
dBAa uu 1719099lg 20lg 20
697k 083mS 52 k 20k 4mS 5020
1mS 52
utA
dBAa uut 7217697lg 20lg 20
c) Az erősiacutető bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesa a helyettesiacutető keacutep alapjaacuten
M 1 Gbe Rr
k 633k 4mS 0025
1=
1
22D
ski R
yr
d) A terhelt erősiacutető kimeneti feszuumlltseacutege
mV 334 099mV4762= utbekit Auu
mV6247k 50M 1
M 1mV 50
gG
Ggbe RR
Ruu
3 feladat
a) Az erősiacutető bemeneti aacuteramkoumlre eacutes a bemeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesa
23 aacutebra
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
34
gbeC RrXbe
beaC Cf
Xbe
12
1
nFHzRrf
Cgbea
be 71510101102
1
2
146
1
a) Az erősiacutető kimeneti aacuteramkoumlre eacutes a kimeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesa
24 aacutebra
tkiC RrXki
kiaC Cf
Xki
22
1
nFHzRrf
Ctkia
ki 81651020104402
1
2
133
2
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
35
IRODALOMJEGYZEacuteK
FELHASZNAacuteLT IRODALOM Kovaacutecs Csongor Elektronikus aacuteramkoumlroumlk tankoumlnyv Generaacutel Press Kiadoacute 2005
Gergely Istvaacuten Elektrotechnika General Press Kiadoacute 2009
Zombori Beacutela Elektronika Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
Zombori Beacutela Elektronikai feladatgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2008
Koacuteroacutedi Daacutevid ndash Toacuteth S Roacutebert Villamossaacutegtani alapismeretek NSZFI Tankoumlnyvkiadoacute 2005
Horvaacuteth Ernő Elektronika feladatgyűjtemeacuteny I Terra Print Kiadoacute 1994
Szűcs Laacuteszloacuteneacute Elektronikai peacuteldataacuter Lexika Tankoumlnyvkiadoacute 1997
AJAacuteNLOTT IRODALOM U TietzendashCh Scenk Analoacuteg eacutes digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Műszaki Koumlnyvkiadoacute Budapest 1990
Mihaacutely Laacuteszloacute Elektronikai tesztgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
MUNKAANYAG
A(z) 0917-06 modul 038-as szakmai tankoumlnyvi tartalomeleme
felhasznaacutelhatoacute az alaacutebbi szakkeacutepesiacuteteacutesekhez
A szakkeacutepesiacuteteacutes OKJ azonosiacutetoacute szaacutema A szakkeacutepesiacuteteacutes megnevezeacutese
54 523 01 0000 00 00 Elektronikai technikus
A szakmai tankoumlnyvi tartalomelem feldolgozaacutesaacutehoz ajaacutenlott oacuteraszaacutem
10 oacutera
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
30
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
31
MEGOLDAacuteSOK
1 feladat
a) A munkaponti egyenaacuteramok eacutes egyenfeszuumlltseacutegek feltuumlnteteacutese a kapcsolaacutesi rajzon
21 aacutebra
b) A munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok szaacutemszerűsiacutetett meghataacuterozaacutesa
Az ellenaacutellaacutesok kiszaacutemiacutetaacutesaacutehoz a kapcsolaacutesi rajz segiacutetseacutegeacutevel az Ohm- eacutes a Kirchhoff-toumlrveacutenyek alkalmazaacutesaacuteval lehet eljutni
0CEUUUU00
EC RRT
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
32
V2U 00 ER U
E
V5V3V2V10UUUU 0CE00
EC RTR
Ω200mA25
V5
I
UR
0CC
0 CR
μA125200
mA25
B
II 0C
0B
mA12552μA251mA52III 0B0C0E
Ω80mA12525
V2
I
UR
0E
0EE
V47V2V60V10UUUUUU 000R EBETBTB
Ω60μA125
V47
I
UR
0
R B
BB
2 feladat
a) Az erősiacutető fokozat helyettesiacutető keacutepe
22 aacutebra
b) A feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes terheleacutes neacutelkuumll eacutes terheleacutessel
099k 633mS 52 k 4mS 5020
1mS 52
uA
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
33
dBAa uu 1719099lg 20lg 20
697k 083mS 52 k 20k 4mS 5020
1mS 52
utA
dBAa uut 7217697lg 20lg 20
c) Az erősiacutető bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesa a helyettesiacutető keacutep alapjaacuten
M 1 Gbe Rr
k 633k 4mS 0025
1=
1
22D
ski R
yr
d) A terhelt erősiacutető kimeneti feszuumlltseacutege
mV 334 099mV4762= utbekit Auu
mV6247k 50M 1
M 1mV 50
gG
Ggbe RR
Ruu
3 feladat
a) Az erősiacutető bemeneti aacuteramkoumlre eacutes a bemeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesa
23 aacutebra
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
34
gbeC RrXbe
beaC Cf
Xbe
12
1
nFHzRrf
Cgbea
be 71510101102
1
2
146
1
a) Az erősiacutető kimeneti aacuteramkoumlre eacutes a kimeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesa
24 aacutebra
tkiC RrXki
kiaC Cf
Xki
22
1
nFHzRrf
Ctkia
ki 81651020104402
1
2
133
2
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
35
IRODALOMJEGYZEacuteK
FELHASZNAacuteLT IRODALOM Kovaacutecs Csongor Elektronikus aacuteramkoumlroumlk tankoumlnyv Generaacutel Press Kiadoacute 2005
Gergely Istvaacuten Elektrotechnika General Press Kiadoacute 2009
Zombori Beacutela Elektronika Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
Zombori Beacutela Elektronikai feladatgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2008
Koacuteroacutedi Daacutevid ndash Toacuteth S Roacutebert Villamossaacutegtani alapismeretek NSZFI Tankoumlnyvkiadoacute 2005
Horvaacuteth Ernő Elektronika feladatgyűjtemeacuteny I Terra Print Kiadoacute 1994
Szűcs Laacuteszloacuteneacute Elektronikai peacuteldataacuter Lexika Tankoumlnyvkiadoacute 1997
AJAacuteNLOTT IRODALOM U TietzendashCh Scenk Analoacuteg eacutes digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Műszaki Koumlnyvkiadoacute Budapest 1990
Mihaacutely Laacuteszloacute Elektronikai tesztgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
MUNKAANYAG
A(z) 0917-06 modul 038-as szakmai tankoumlnyvi tartalomeleme
felhasznaacutelhatoacute az alaacutebbi szakkeacutepesiacuteteacutesekhez
A szakkeacutepesiacuteteacutes OKJ azonosiacutetoacute szaacutema A szakkeacutepesiacuteteacutes megnevezeacutese
54 523 01 0000 00 00 Elektronikai technikus
A szakmai tankoumlnyvi tartalomelem feldolgozaacutesaacutehoz ajaacutenlott oacuteraszaacutem
10 oacutera
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
31
MEGOLDAacuteSOK
1 feladat
a) A munkaponti egyenaacuteramok eacutes egyenfeszuumlltseacutegek feltuumlnteteacutese a kapcsolaacutesi rajzon
21 aacutebra
b) A munkapont beaacutelliacutetoacute ellenaacutellaacutesok szaacutemszerűsiacutetett meghataacuterozaacutesa
Az ellenaacutellaacutesok kiszaacutemiacutetaacutesaacutehoz a kapcsolaacutesi rajz segiacutetseacutegeacutevel az Ohm- eacutes a Kirchhoff-toumlrveacutenyek alkalmazaacutesaacuteval lehet eljutni
0CEUUUU00
EC RRT
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
32
V2U 00 ER U
E
V5V3V2V10UUUU 0CE00
EC RTR
Ω200mA25
V5
I
UR
0CC
0 CR
μA125200
mA25
B
II 0C
0B
mA12552μA251mA52III 0B0C0E
Ω80mA12525
V2
I
UR
0E
0EE
V47V2V60V10UUUUUU 000R EBETBTB
Ω60μA125
V47
I
UR
0
R B
BB
2 feladat
a) Az erősiacutető fokozat helyettesiacutető keacutepe
22 aacutebra
b) A feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes terheleacutes neacutelkuumll eacutes terheleacutessel
099k 633mS 52 k 4mS 5020
1mS 52
uA
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
33
dBAa uu 1719099lg 20lg 20
697k 083mS 52 k 20k 4mS 5020
1mS 52
utA
dBAa uut 7217697lg 20lg 20
c) Az erősiacutető bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesa a helyettesiacutető keacutep alapjaacuten
M 1 Gbe Rr
k 633k 4mS 0025
1=
1
22D
ski R
yr
d) A terhelt erősiacutető kimeneti feszuumlltseacutege
mV 334 099mV4762= utbekit Auu
mV6247k 50M 1
M 1mV 50
gG
Ggbe RR
Ruu
3 feladat
a) Az erősiacutető bemeneti aacuteramkoumlre eacutes a bemeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesa
23 aacutebra
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
34
gbeC RrXbe
beaC Cf
Xbe
12
1
nFHzRrf
Cgbea
be 71510101102
1
2
146
1
a) Az erősiacutető kimeneti aacuteramkoumlre eacutes a kimeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesa
24 aacutebra
tkiC RrXki
kiaC Cf
Xki
22
1
nFHzRrf
Ctkia
ki 81651020104402
1
2
133
2
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
35
IRODALOMJEGYZEacuteK
FELHASZNAacuteLT IRODALOM Kovaacutecs Csongor Elektronikus aacuteramkoumlroumlk tankoumlnyv Generaacutel Press Kiadoacute 2005
Gergely Istvaacuten Elektrotechnika General Press Kiadoacute 2009
Zombori Beacutela Elektronika Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
Zombori Beacutela Elektronikai feladatgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2008
Koacuteroacutedi Daacutevid ndash Toacuteth S Roacutebert Villamossaacutegtani alapismeretek NSZFI Tankoumlnyvkiadoacute 2005
Horvaacuteth Ernő Elektronika feladatgyűjtemeacuteny I Terra Print Kiadoacute 1994
Szűcs Laacuteszloacuteneacute Elektronikai peacuteldataacuter Lexika Tankoumlnyvkiadoacute 1997
AJAacuteNLOTT IRODALOM U TietzendashCh Scenk Analoacuteg eacutes digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Műszaki Koumlnyvkiadoacute Budapest 1990
Mihaacutely Laacuteszloacute Elektronikai tesztgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
MUNKAANYAG
A(z) 0917-06 modul 038-as szakmai tankoumlnyvi tartalomeleme
felhasznaacutelhatoacute az alaacutebbi szakkeacutepesiacuteteacutesekhez
A szakkeacutepesiacuteteacutes OKJ azonosiacutetoacute szaacutema A szakkeacutepesiacuteteacutes megnevezeacutese
54 523 01 0000 00 00 Elektronikai technikus
A szakmai tankoumlnyvi tartalomelem feldolgozaacutesaacutehoz ajaacutenlott oacuteraszaacutem
10 oacutera
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
32
V2U 00 ER U
E
V5V3V2V10UUUU 0CE00
EC RTR
Ω200mA25
V5
I
UR
0CC
0 CR
μA125200
mA25
B
II 0C
0B
mA12552μA251mA52III 0B0C0E
Ω80mA12525
V2
I
UR
0E
0EE
V47V2V60V10UUUUUU 000R EBETBTB
Ω60μA125
V47
I
UR
0
R B
BB
2 feladat
a) Az erősiacutető fokozat helyettesiacutető keacutepe
22 aacutebra
b) A feszuumlltseacutegerősiacuteteacutes terheleacutes neacutelkuumll eacutes terheleacutessel
099k 633mS 52 k 4mS 5020
1mS 52
uA
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
33
dBAa uu 1719099lg 20lg 20
697k 083mS 52 k 20k 4mS 5020
1mS 52
utA
dBAa uut 7217697lg 20lg 20
c) Az erősiacutető bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesa a helyettesiacutető keacutep alapjaacuten
M 1 Gbe Rr
k 633k 4mS 0025
1=
1
22D
ski R
yr
d) A terhelt erősiacutető kimeneti feszuumlltseacutege
mV 334 099mV4762= utbekit Auu
mV6247k 50M 1
M 1mV 50
gG
Ggbe RR
Ruu
3 feladat
a) Az erősiacutető bemeneti aacuteramkoumlre eacutes a bemeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesa
23 aacutebra
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
34
gbeC RrXbe
beaC Cf
Xbe
12
1
nFHzRrf
Cgbea
be 71510101102
1
2
146
1
a) Az erősiacutető kimeneti aacuteramkoumlre eacutes a kimeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesa
24 aacutebra
tkiC RrXki
kiaC Cf
Xki
22
1
nFHzRrf
Ctkia
ki 81651020104402
1
2
133
2
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
35
IRODALOMJEGYZEacuteK
FELHASZNAacuteLT IRODALOM Kovaacutecs Csongor Elektronikus aacuteramkoumlroumlk tankoumlnyv Generaacutel Press Kiadoacute 2005
Gergely Istvaacuten Elektrotechnika General Press Kiadoacute 2009
Zombori Beacutela Elektronika Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
Zombori Beacutela Elektronikai feladatgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2008
Koacuteroacutedi Daacutevid ndash Toacuteth S Roacutebert Villamossaacutegtani alapismeretek NSZFI Tankoumlnyvkiadoacute 2005
Horvaacuteth Ernő Elektronika feladatgyűjtemeacuteny I Terra Print Kiadoacute 1994
Szűcs Laacuteszloacuteneacute Elektronikai peacuteldataacuter Lexika Tankoumlnyvkiadoacute 1997
AJAacuteNLOTT IRODALOM U TietzendashCh Scenk Analoacuteg eacutes digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Műszaki Koumlnyvkiadoacute Budapest 1990
Mihaacutely Laacuteszloacute Elektronikai tesztgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
MUNKAANYAG
A(z) 0917-06 modul 038-as szakmai tankoumlnyvi tartalomeleme
felhasznaacutelhatoacute az alaacutebbi szakkeacutepesiacuteteacutesekhez
A szakkeacutepesiacuteteacutes OKJ azonosiacutetoacute szaacutema A szakkeacutepesiacuteteacutes megnevezeacutese
54 523 01 0000 00 00 Elektronikai technikus
A szakmai tankoumlnyvi tartalomelem feldolgozaacutesaacutehoz ajaacutenlott oacuteraszaacutem
10 oacutera
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
33
dBAa uu 1719099lg 20lg 20
697k 083mS 52 k 20k 4mS 5020
1mS 52
utA
dBAa uut 7217697lg 20lg 20
c) Az erősiacutető bemeneti eacutes kimeneti ellenaacutellaacutesa a helyettesiacutető keacutep alapjaacuten
M 1 Gbe Rr
k 633k 4mS 0025
1=
1
22D
ski R
yr
d) A terhelt erősiacutető kimeneti feszuumlltseacutege
mV 334 099mV4762= utbekit Auu
mV6247k 50M 1
M 1mV 50
gG
Ggbe RR
Ruu
3 feladat
a) Az erősiacutető bemeneti aacuteramkoumlre eacutes a bemeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesa
23 aacutebra
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
34
gbeC RrXbe
beaC Cf
Xbe
12
1
nFHzRrf
Cgbea
be 71510101102
1
2
146
1
a) Az erősiacutető kimeneti aacuteramkoumlre eacutes a kimeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesa
24 aacutebra
tkiC RrXki
kiaC Cf
Xki
22
1
nFHzRrf
Ctkia
ki 81651020104402
1
2
133
2
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
35
IRODALOMJEGYZEacuteK
FELHASZNAacuteLT IRODALOM Kovaacutecs Csongor Elektronikus aacuteramkoumlroumlk tankoumlnyv Generaacutel Press Kiadoacute 2005
Gergely Istvaacuten Elektrotechnika General Press Kiadoacute 2009
Zombori Beacutela Elektronika Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
Zombori Beacutela Elektronikai feladatgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2008
Koacuteroacutedi Daacutevid ndash Toacuteth S Roacutebert Villamossaacutegtani alapismeretek NSZFI Tankoumlnyvkiadoacute 2005
Horvaacuteth Ernő Elektronika feladatgyűjtemeacuteny I Terra Print Kiadoacute 1994
Szűcs Laacuteszloacuteneacute Elektronikai peacuteldataacuter Lexika Tankoumlnyvkiadoacute 1997
AJAacuteNLOTT IRODALOM U TietzendashCh Scenk Analoacuteg eacutes digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Műszaki Koumlnyvkiadoacute Budapest 1990
Mihaacutely Laacuteszloacute Elektronikai tesztgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
MUNKAANYAG
A(z) 0917-06 modul 038-as szakmai tankoumlnyvi tartalomeleme
felhasznaacutelhatoacute az alaacutebbi szakkeacutepesiacuteteacutesekhez
A szakkeacutepesiacuteteacutes OKJ azonosiacutetoacute szaacutema A szakkeacutepesiacuteteacutes megnevezeacutese
54 523 01 0000 00 00 Elektronikai technikus
A szakmai tankoumlnyvi tartalomelem feldolgozaacutesaacutehoz ajaacutenlott oacuteraszaacutem
10 oacutera
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
34
gbeC RrXbe
beaC Cf
Xbe
12
1
nFHzRrf
Cgbea
be 71510101102
1
2
146
1
a) Az erősiacutető kimeneti aacuteramkoumlre eacutes a kimeneti csatoloacute kondenzaacutetor kapacitaacutesa
24 aacutebra
tkiC RrXki
kiaC Cf
Xki
22
1
nFHzRrf
Ctkia
ki 81651020104402
1
2
133
2
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
35
IRODALOMJEGYZEacuteK
FELHASZNAacuteLT IRODALOM Kovaacutecs Csongor Elektronikus aacuteramkoumlroumlk tankoumlnyv Generaacutel Press Kiadoacute 2005
Gergely Istvaacuten Elektrotechnika General Press Kiadoacute 2009
Zombori Beacutela Elektronika Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
Zombori Beacutela Elektronikai feladatgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2008
Koacuteroacutedi Daacutevid ndash Toacuteth S Roacutebert Villamossaacutegtani alapismeretek NSZFI Tankoumlnyvkiadoacute 2005
Horvaacuteth Ernő Elektronika feladatgyűjtemeacuteny I Terra Print Kiadoacute 1994
Szűcs Laacuteszloacuteneacute Elektronikai peacuteldataacuter Lexika Tankoumlnyvkiadoacute 1997
AJAacuteNLOTT IRODALOM U TietzendashCh Scenk Analoacuteg eacutes digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Műszaki Koumlnyvkiadoacute Budapest 1990
Mihaacutely Laacuteszloacute Elektronikai tesztgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
MUNKAANYAG
A(z) 0917-06 modul 038-as szakmai tankoumlnyvi tartalomeleme
felhasznaacutelhatoacute az alaacutebbi szakkeacutepesiacuteteacutesekhez
A szakkeacutepesiacuteteacutes OKJ azonosiacutetoacute szaacutema A szakkeacutepesiacuteteacutes megnevezeacutese
54 523 01 0000 00 00 Elektronikai technikus
A szakmai tankoumlnyvi tartalomelem feldolgozaacutesaacutehoz ajaacutenlott oacuteraszaacutem
10 oacutera
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute
MUNKAANYAG
ELEKTRONIKAI AacuteRAMKOumlROumlK ALAPJAI II
35
IRODALOMJEGYZEacuteK
FELHASZNAacuteLT IRODALOM Kovaacutecs Csongor Elektronikus aacuteramkoumlroumlk tankoumlnyv Generaacutel Press Kiadoacute 2005
Gergely Istvaacuten Elektrotechnika General Press Kiadoacute 2009
Zombori Beacutela Elektronika Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
Zombori Beacutela Elektronikai feladatgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2008
Koacuteroacutedi Daacutevid ndash Toacuteth S Roacutebert Villamossaacutegtani alapismeretek NSZFI Tankoumlnyvkiadoacute 2005
Horvaacuteth Ernő Elektronika feladatgyűjtemeacuteny I Terra Print Kiadoacute 1994
Szűcs Laacuteszloacuteneacute Elektronikai peacuteldataacuter Lexika Tankoumlnyvkiadoacute 1997
AJAacuteNLOTT IRODALOM U TietzendashCh Scenk Analoacuteg eacutes digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Műszaki Koumlnyvkiadoacute Budapest 1990
Mihaacutely Laacuteszloacute Elektronikai tesztgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
MUNKAANYAG
A(z) 0917-06 modul 038-as szakmai tankoumlnyvi tartalomeleme
felhasznaacutelhatoacute az alaacutebbi szakkeacutepesiacuteteacutesekhez
A szakkeacutepesiacuteteacutes OKJ azonosiacutetoacute szaacutema A szakkeacutepesiacuteteacutes megnevezeacutese
54 523 01 0000 00 00 Elektronikai technikus
A szakmai tankoumlnyvi tartalomelem feldolgozaacutesaacutehoz ajaacutenlott oacuteraszaacutem
10 oacutera
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute
MUNKAANYAG
A(z) 0917-06 modul 038-as szakmai tankoumlnyvi tartalomeleme
felhasznaacutelhatoacute az alaacutebbi szakkeacutepesiacuteteacutesekhez
A szakkeacutepesiacuteteacutes OKJ azonosiacutetoacute szaacutema A szakkeacutepesiacuteteacutes megnevezeacutese
54 523 01 0000 00 00 Elektronikai technikus
A szakmai tankoumlnyvi tartalomelem feldolgozaacutesaacutehoz ajaacutenlott oacuteraszaacutem
10 oacutera
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute