22
Osnovi elektronike SG EEN Školska godina 2014/15 Primeri sa predavanja, rešeni zadaci za domaći i zadaci za vežbu Prof. Dr Predrag Petković 23. oktobar 2014. Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/ 2 Pojačanje signala Frekvencijske karakteristike Primer 2.1: Odrediti prenosnu funkciju kola sa slike. V i V u ) / ( 1 1 1 1 ) ( ) ( ) ( ) ( 1 1 ) ( / 1 / 1 ) ( ) ( / 1 / 1 j s RC o u i u u u C C i o s RC j j V j V j T j V RC j j V R C j C j j V R Z Z j V 23. oktobar 2014. Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/ 3 Pojačanje signala ) / ( 1 1 ) ( / 1 / 1 j s RC o o s j T 0 0 2 0 2 2 2 2 2 / log 20 } / { } 1 { 1 log 20 ) ( 20log )} ( Im{ )} ( Re{ )} ( Im{ )} ( Re{ ) ( s T s D s D s N s N s T Primer 2.1: Odrediti prenosnu funkciju kola sa slike. V i V u 23. oktobar 2014. Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/ 4 Pojačanje signala V iz V u ) / ( 1 1 ) ( / 1 / 1 j s RC o o s j T Primer 2.1: Odrediti prenosnu funkciju kola sa slike. V i V u

Pojačanje signala Frekvencijskeleda.elfak.ni.ac.rs/education/elektronika/racunske vezbe/Primeri sa... · Osnovi elektronike SG EEN Školska godina 2014/15 Primeri sa predavanja,

  • Upload
    others

  • View
    10

  • Download
    2

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Pojačanje signala Frekvencijskeleda.elfak.ni.ac.rs/education/elektronika/racunske vezbe/Primeri sa... · Osnovi elektronike SG EEN Školska godina 2014/15 Primeri sa predavanja,

Osnovi elektronike SG EEN

Školska godina 2014/15

Primeri sa predavanja, rešeni zadaci za domaći i zadaci za vežbu

Prof. Dr Predrag Petković

23. oktobar 2014. Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/ 2

Pojačanje signalaFrekvencijske karakteristike

Primer 2.1: Odrediti prenosnu funkciju kola sa slike.

ViVu

)/(1

11

1)()()(

)(1

1)(/1

/1)()(

/1/1js

RCou

i

uuuC

Ci

o

sRCjjVjVjT

jVRCj

jVRCj

CjjVRZ

ZjV

23. oktobar 2014. Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/ 3

Pojačanje signala

)/(1

1)(/1/1

jsRC

oo

sjT

002

02

22

22

/log 20/1

1 log 20)(20log

)(Im)(Re)(Im)(Re)(

sT

sDsDsNsNsT

Primer 2.1: Odrediti prenosnu funkciju kola sa slike.

ViVu

23. oktobar 2014. Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/ 4

Pojačanje signala

VizVu

)/(1

1)(/1/1

jsRC

oo

sjT

Primer 2.1: Odrediti prenosnu funkciju kola sa slike.

ViVu

Page 2: Pojačanje signala Frekvencijskeleda.elfak.ni.ac.rs/education/elektronika/racunske vezbe/Primeri sa... · Osnovi elektronike SG EEN Školska godina 2014/15 Primeri sa predavanja,

23. oktobar 2014. Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/ 5

Pojačanje signala

Frekvencijske karakteristike Primer 2.2: Odrediti prenosnu funkciju (ukupno naponsko pojačanje) kola sa slike.

Rešenje:

1/

)/()/(1

1)/(1

1)/1)/(1

1)(

o

0

isisi

Loiso

o

isisioL

L

si

i

RRRRCRRRR

A

sA

RRRRsCRRR

RRRjA

23. oktobar 2014. Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/ 6

Pojačanje signala

Frekvencijske karakteristike Primer 2.3: Skicirati prenosnu funkciju (ukupno naponsko pojačanje) dvostepenog pojačavača sa slike.

Rešenje:

VizV1Kondenzator za spregu

CS

Vs

A1A2

A1A2

23. oktobar 2014. Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/ 7

Pojačanje signala

Frekvencijske karakteristike Zadatak: Odrediti prenosnu funkciju kola sa slike.Koju funkciju kolo obavlja u frekvencijskom domenu?Odrediti graničnu frekvenciju.Koliko iznosi asimptotski nagib amplitudske karakteristike po dekadi i po oktavi?

VizVu

Domaći 2.1

18. oktobar2011 Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/

8

Pojačanje signalaZadatak: Odrediti prenosnu funkciju kola sa slike.

)/(1

1)/(1

/1)(

)()(

)(1

)(/1

)()(

/1/1js ss

sRCj

RCjjVjVjT

jVRCj

RCjjVRCj

RjVRZ

RjV

oRC

o

o

u

i

uuuC

i

o

VizVu

Rešenje 2.1

Page 3: Pojačanje signala Frekvencijskeleda.elfak.ni.ac.rs/education/elektronika/racunske vezbe/Primeri sa... · Osnovi elektronike SG EEN Školska godina 2014/15 Primeri sa predavanja,

18. oktobar2011 Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/

9

Pojačanje signalaZadatak: Odrediti prenosnu funkciju kola sa slike.

VizVu

)/(1

/)(/1/1

jsRC

o

o

o

ssjT

Rešenje 2.1

23. oktobar 2014. Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/ 10

Pojačanje signala

Frekvencijske karakteristike Zadatak: Odrediti prenosnu funkciju kola sa slike.

Domaći 2.2

18. oktobar2011 Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/

11

Pojačanje signalaZadatak: Odrediti prenosnu funkciju kola sa slike.

Rešenje 2.2

23. oktobar 2014. Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/ 12

Pojačanje signala

Frekvencijske karakteristike Zadatak: Odrediti prenosnu funkciju (ukupno naponsko pojačanje) kola sa slike.

Ako je Rs=20k, Ri=100k, Ci=60pF, =144 V/V, Ro=200 i RL=1k

a) Odrediti pojačanje pri =0rad/s (jednosmerno) (A=100 V/V)

b) Graničnu frekvenciju (3dB) (o=106 rad/s, fo=159,2kHz)

c) Odrediti frekvenciju pri kojoj A padne na 0dB (108 rad/s)

Domaći 2.3

Page 4: Pojačanje signala Frekvencijskeleda.elfak.ni.ac.rs/education/elektronika/racunske vezbe/Primeri sa... · Osnovi elektronike SG EEN Školska godina 2014/15 Primeri sa predavanja,

Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/

Pojačanje signalaOdrediti prenosnu funkciju (ukupno naponsko pojačanje) kola sa slike.

Ako je Rs=20k, Ri=100k, Ci=60pF, =144 V/V, Ro=200 i RL=1k

a) Odrediti pojačanje pri =0rad/s (jednosmerno) (A=100 V/V)

b) Graničnu frekvenciju (3dB) (o=106 rad/s, fo=159,2kHz)

c) Odrediti frekvenciju pri kojoj A padne na 0dB (108 rad/s)

Rešenje 2.3

VVkk

kk

RRR

RRRA

sRRCs

ARRsC

AsVsVsA

RRsCRRR

RRR

sVsVsA

sVRRsCRR

RRR

RsVRR

RsV

sVRRsCRR

RsVRRsCR

RsCRsVRZ

ZsV

a

si

s

Lo

Lo

sii

osii

os

o

siisi

i

Lo

L

s

o

ssiisi

i

Lo

Li

Lo

Lo

ssiisi

is

siii

iiis

si

ii

/100120100

2.11144

10)||(

;1

1)||(1

1)()()(

)||(11

)()()(

)()||(1

1)()(

)()||(1

1)(1

1)()(

)

6

srad

AAjA

AjA

b

dB

dBo

dB

odB

o

/101

121

)(

1

1)(

)

63

323

3

2

sradsradAA

AAjA

c

dBoo

oo

/10/10100

1 11

)(

)

8631

121

1 2

22

30. oktobar 2014. Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/ 14

Pojačanje signalaPrimer 3.1 Pojačavač koji se napaja sa +/‐10V i pobuđuje

sinusnim naponom amplitude 1V, daje napon amplitude 9 V na potrošaču od 1k. Izmerena je struja kroz svakiizvor napajanja od po 9,5mA i ulazna struja amplitude 0.1mA.

Odrediti: a) pojačanje napona, b) Pojačanje struje, c) pojačanje snage, d) snagu DC izvora napajanja, e) disipiranu snagu i f) stepen iskorišćenja

30. oktobar 2014. Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/ 15

Pojačanje signalaRešenje Primer 3.1:

a) pojačanje napona, V/V 919vA

b) pojačanje struje,

A/A 90mA .10

mA 9

mA 9kΩ1V 9

u

is

p

ii

IIA

RVI

dB 1.199log20 vA

dB 1.3990log20 sA

30. oktobar 2014. Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/ 16

Pojačanje signalaRešenje Primer 3.1:c) pojačanje snage

Pojačanje snage

mW 05.02mA .10

2V 1

22 uu

ueffueffuIVIVP

dB 1.29810log10

W/W81005.0

5.40

p

u

pp

APP

A

Aktivna snaga na potrošaču

mW 5.402

mA 92V 9

22 ii

ieffieffpIVIVP

Aktivna snaga na ulazu

Page 5: Pojačanje signala Frekvencijskeleda.elfak.ni.ac.rs/education/elektronika/racunske vezbe/Primeri sa... · Osnovi elektronike SG EEN Školska godina 2014/15 Primeri sa predavanja,

30. oktobar 2014. Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/ 17

Pojačanje signalaRešenje Primer 3.1:

d) snaga izvora za napajanje

mW 190mA5,9V10mA5,9V10 DCP

mW 6.149 mW5.49mW05.0mW190

puDCd PPPP

%3.21100 DC

p

PP

80% snage potroši se van potrošača – na pojačavaču

e) snaga disipacije

f) stepen iskorišćenja

Millerova teorema

Domaći 4.1

Zadatak:Odrediti elemente ekvivalentnog Millerovog kola za pojačavač sa

slike (upotrebljen je idealni pojačavač sa A=-100) i ukupno naponsko pojačanje (A(s)=Vi(s)/Vg(s)) u slučaju kada je Z:

a) R=1M

b) C=1pFc) Šta će biti ako je Z=1/sC i

A>1?A=1?1>A>0?

Vg Vi=-100VuVu

Rg=10k

13. novembar 2014. Operacioni pojačavači

A

ZZ

11

1/112

A

ZAA

ZZ

Millerova teorema

Rešenje 4.1Odrediti elemente ekvivalentnog Millerovog kola za pojačavač sa

slike i ukupno naponsko pojačanje (A(s)=Vi(s)/Vg(s)) u slučaju kada je Z:

a) R=1M

b) C=1pFc) Šta će biti ako je Z=1/sC i

A>1?A=1?1>A>0?

Vg Vi=-100VuVu

Rg=10k

20. novembar 2014. Operacioni pojačavači

VuRp

AZ1 Z2

I2I1

Vi=AVu

IA

A

ZZ

11

12

A

ZAZ

Millerova teorema

Rešenje 4.1Odrediti elemente ekvivalentnog Millerovog kola za pojačavač sa

slike i ukupno naponsko pojačanje (A(s)=Vi(s)/Vg(s)) u slučaju kada je Z:

a) R=1MVg Vi=-100VuVu

Rg=10k

20. novembar 2014. Operacioni pojačavači

VuRp

AZ1 Z2

I2I1

Vi=AVu

IA

kMA

ZZ 10)100(1

111

MMA

ZAZ 11)100(

110012

Page 6: Pojačanje signala Frekvencijskeleda.elfak.ni.ac.rs/education/elektronika/racunske vezbe/Primeri sa... · Osnovi elektronike SG EEN Školska godina 2014/15 Primeri sa predavanja,

Millerova teorema

Rešenje 4.1a) Vg ViVu -100Vu

kkkA

ZZ 9.9101

1000)100(1

100011

MMMA

ZZ 99.001.1

1)100/1(1

1/112

V/V 7.49109.9

9.91001001

1

gg

u

u

i

g

i

RZZ

VV

VV

VVA

Rg=10k

20. novembar 2014. Operacioni pojačavači

Millerova teorema

Rešenje 4.1Odrediti elemente ekvivalentnog Millerovog kola za pojačavač sa

slike i ukupno naponsko pojačanje (A(s)=Vi(s)/Vg(s)) u slučaju kada je Z:

b) C=1pFVg Vi=-100VuVu

Rg=10k

20. novembar 2014. Operacioni pojačavači

VuRp

AZ1 Z2

I2I1

Vi=AVu

IA CA)-(1C kao ;1011

1

)1(1

1)/(1

11

e

pFjZ

ACjACj

AZZ

CjCj

AZAZ

11)100(

)/(110012

Millerova teorema

Rešenje 4.1

b) Vg ViVu -100Vu

)101(1

1001/1

11 CssC

AZZ

)01.1(1

)100/1(1/1

/112 CssC

AZZ

V/V 1001.11

100

1011100

101/1101/1100

6 sA

sCRRsCsC

VV

VV

VVA

ggg

u

u

i

g

i

Rg=10k

157.6kHZ 1001.12

11012

163

ssCR

ffg

dBg 23. oktobar 2012. Operacioni pojačavači

Rešenje 4.1Odrediti elemente ekvivalentnog Millerovog kola za pojačavač sa

slike i ukupno naponsko pojačanje (A(s)=Vi(s)/Vg(s)) u slučaju kada je Z:

c) Šta će biti ako je Z=1/sC i A>1?

Millerova teorema

Vg Vi=-100VuVu

Rg=10k

20. novembar 2014. Operacioni pojačavači

VuRp

AZ1 Z2

I2I1

Vi=AVu

IA )1(1

1

)1(1

1)/(1

11

ACsZ

AsCAsC

AZZ

konvertor negativne impedanse.

Struja menja smer jer je Vi>Vu

Page 7: Pojačanje signala Frekvencijskeleda.elfak.ni.ac.rs/education/elektronika/racunske vezbe/Primeri sa... · Osnovi elektronike SG EEN Školska godina 2014/15 Primeri sa predavanja,

Rešenje 4.1Odrediti elemente ekvivalentnog Millerovog kola za pojačavač sa

slike i ukupno naponsko pojačanje (A(s)=Vi(s)/Vg(s)) u slučaju kada je Z:

c) Šta će biti ako je Z=1/sC i A=1?

Millerova teorema

Vg Vi=-100VuVu

Rg=10k

20. novembar 2014. Operacioni pojačavači

VuRp

AZ1 Z2

I2I1

Vi=AVu

IA

)1(2

1)/(1

11

AZZAZ

AsC

AZZ

Vi=Vu kompenzovano Vu

Rešenje 4.1Odrediti elemente ekvivalentnog Millerovog kola za pojačavač sa

slike i ukupno naponsko pojačanje (A(s)=Vi(s)/Vg(s)) u slučaju kada je Z:

c) Šta će biti ako je Z=1/sC i 1>A>0?

Millerova teorema

Vg Vi=-100VuVu

Rg=10k

20. novembar 2014. Operacioni pojačavači

VuRp

AZ1 Z2

I2I1

Vi=AVu

IACCCs

Z

AsCAsC

AZZ

ee

;11

)1(1

1)/(1

11

povećana impedansa. Z1>Z

13. novembar 2014. Operacioni pojačavači

Idealni operacioni pojačavačDomaći 4.2

Odrediti napon na izlazu pojačavača sa slike

44

33

22

11

gc

gc

gb

cag

b

cai v

RRv

RRv

RR

RRv

RR

RRv

vi

vg1

vg2 vg3

vg4

vi

vg1

vg2 vg3

vg4

20. novembar 2014. Operacioni pojačavači

Idealni operacioni pojačavačRešenje 4.2Odrediti napon na izlazu pojačavača sa slike

44

33

22

11

gc

gc

gb

cag

b

cai v

RRv

RRv

RR

RRv

RR

RRv

Page 8: Pojačanje signala Frekvencijskeleda.elfak.ni.ac.rs/education/elektronika/racunske vezbe/Primeri sa... · Osnovi elektronike SG EEN Školska godina 2014/15 Primeri sa predavanja,

25. oktobar 2011. Operacioni pojačavači

Realni operacioni pojačavač

Zadatak: Za invertorski pojačavač pobuđen naponom vg=0.1V kod koga jeR1=0.1k i R2=10k u kome se koriste OpAmp sa pojačanjem u OP od A=60dB, 80dB i 100dB i odrediti:

a) Pojačanje u zatvorenoj petlji

b) Procentualnu promenu pojačanja u zatvorenoj petlji u odnosu na slučaj sa idealnim OpAmpom

c) Veličinu napona na ulazu OpAmpa

Rešenje

a)(90,83; 99,00; 99,90); b)(-9,17%;-1,00%; -0,10%);

c)(-9,08mV; -0,99mV; -0,10mV)

Domaći 5.1

25. oktobar 2011. Operacioni pojačavači

Realni operacioni pojačavačRešenje 5.1

20. novembar 2014. Modeli poluprovodničkih komponenata

Domaći 5.2

Za nMOS tranzistor kod koga je Vt=1V, nCox =120A/V2, W/L=10 i =0.02V-1 odrediti:a) opseg napona VGS za koje tranzistor vodib) napon VDS u funkciji VGS pri kome tranzistor ulazi u zasićenje,c) dinamičke parametre tranzistora gm i ro u radnoj tački definisanoj sa ID=75A, ako se zna da tranzistor radi u zasićenju. d) Nacrtati model za male signale i upisati vrednosti parametara.

VGS>1V; VDS> VGS+1V; 424A/V, 0.67M

Model MOS tranzistora

12. novembar 2012. Modeli poluprovodničkih komponenata

Rešenje 5.2Za nMOS tranzistor kod koga je Vt=1V, nCox =120A/V2, W/L=10 i =0.02V-1

odrediti: a) opseg napona VGS za koje tranzistor vodi; b) napon VDS u funkciji VGS pri kome tranzistor ulazi u zasićenje; c) dinamičke parametre tranzistora: gm i ro u radnoj tački definisanoj sa ID=75A, ako se zna da tranzistor radi u zasićenju; d) nacrtati model i upisati vrednosti parametara;

a) VGS>VT=1V; b) VDS> VGS+VT=VGS+1V; c)

Model MOS tranzistora

)(2)('

tGS

DtGSoxnm VV

IVVL

WCg

VmAgVAVV

Ig

V

LWC

IVVVVL

WCI

mBJTtGS

Dm

ox

DtGStGSoxD

/40 /42435,0101502

35,01010120

21

1075

' 21)(´

21

6

6

6

n

2n

MkII

VrDD

A 67.066,666107502.0

11 6o

d)

Page 9: Pojačanje signala Frekvencijskeleda.elfak.ni.ac.rs/education/elektronika/racunske vezbe/Primeri sa... · Osnovi elektronike SG EEN Školska godina 2014/15 Primeri sa predavanja,

20. novembar 2014. Modeli poluprovodničkih komponenata

Domaći 5.3

BJT sa =100, i VA=100V polarisan je u radnoj tački sa IC =1mA i VCE =5V. Nacrtati hibridni i T model i odrediti parametre:a) gmb) rc) rod) e) re u radnoj tački.f) Uporediti gm sa odgovarajućim parametrom MOSFETa sa slajda 39 (Domaći 5.2).

40mA/V; 2.5kk25

Model bipolarnog tranzistora

Modeli poluprovodničkih komponenata

Rešenje 5.3BJT sa =100, i VA=100V polarisan je u radnoj tački sa IC =1mA i VCE =5V. Nacrtati hibridni i T model i odrediti parametre:a) gm; b) r ; c) ro ; d) ; e) re u radnoj tački. f) Uporediti gm sa odgovarajućim parametrom MOSFETa iz Domaćeg 5.2.

Model bipolarnog tranzistora

kkVmAgI

VrmE

T 2578,25/4,38

1100101

e

A/V424 /40/4,38026.01 m VmAVmA

VmA

VIg

T

C

2,5k2,6k1

026.0100

mA

VIV

gr

C

T

m

10,99 101100

1

kmA

VI

VVr

C

CEA 1051

)5100(o

ic=ib

ic= gmvber ro

12. novembar 2012.

27. novembar 2014. Jednostepeni MOSFET pojačavači

Pojačavač sa zajedničkim sorsom

Domaći 6.1:U kolu sa slike upotrebljen je tranzistor sa Vt=1V, nCox’W/L=1mA/V2, =0. Poznato je VDD=15V .

a) Odrediti vrednosti ostalih elemenata kola pod uslovom da je ID=0.5mA i da su padovi napona na RD i RS isti i iznose VDD/3. (RD=RS =10k, RG1=8M, RG2 =7M)

b) Izračunati za koliko će se promeniti ID ukoliko se tranzistor zameni drugim kod koga je Vt=1.5V. (ID= 0.45mA, ID = ‐0.05mA,ID/ID=‐10% )

c) Ponoviti postupak pod a i b) u slučaju da se zadrži ista vrednost za ID i RD a da je RS =0. (RG1=13M, RG2 =2M, ID = ‐0.375mA, ID/ID=‐75% )

d) Izračunati naponsko pojačanje ulaznu i izlaznu otpornost u slučaju a) i c). (Aa=‐10/11,

Rua=3.73M, Ric=10k, Ac=10, Ruc=1.73M, Ric=10k)

27. novembar 2014. Jednostepeni MOSFET pojačavači

a) Odrediti vrednosti jednosmernih napona VD i VS. (VD=2.5V, VS=‐2.5V)

b) Odrediti A0, Ru, Ri i Av ukoliko je RP=15k, Rg=50. (A0=15V/V, Ru=1k, Ri=15k, Av =7.5V/V)

c) Odrediti ukupno naponsko pojačanje ukoliko je Rg=1k, 10k, 100k. (3.75V/V, 0.68V/V, 0.07V/V )

Domaći 6.2:U kolu sa slike upotrebljen je tranzistor sa Vt=1.5V, nCox’W/L=2A=1mA/V2, VA=75V. Poznato je VDD= VSS=10V, ID=0.5mA, RD=15k.

Rg

RP

Pojačavač sa zajedničkim gejtom

Page 10: Pojačanje signala Frekvencijskeleda.elfak.ni.ac.rs/education/elektronika/racunske vezbe/Primeri sa... · Osnovi elektronike SG EEN Školska godina 2014/15 Primeri sa predavanja,

27. novembar 2014. Jednostepeni MOSFET pojačavači

Domaći 6.3:U kolu sa slike upotrebljen je tranzistor sa Vt=1.5V, VA=75V, nCox’W/L=2A=1mA/V2. Poznato je VDD= VSS=10V, ID=0.5mA, RG=4.7M, RP=15k.

Pojačavač sa zajedničkim gejtomRgen

vgen

RpRu

vu

Ri

vi

a) Odrediti vrednosti jednosmernih napona VG i VS. (VG=0V, VS=‐2.5V)

b) Odrediti A0, Ru, Ri i Av ukoliko je Rg=1M.(A0=0.993V/V, Ru=4.7M, Ri=0.993k, Av =0.768V/V)

Domaći 7:Izračunati napon na potrošaču od Rp=10 ako je pobuđen iz

generatora Vg=10mV i Rg=10k u slučaju da je povezan:a) Direktno;b) preko pojačavača sa zajedničkim kolektorom čiji su parametri:

RE=5k, RB=100k, h11E=1k, h12E=0, h21E=100, h22E=0;c) preko pojačavača sa zajedničkim emitorom čiji su parametri:

RC=5k, RB=100k, h11E=1k, h12E=0, h21E=100, h22E=0;d) preko kaskadne veze pojačavača sa zajedničkim emitorom iz

tačke c) (ulaz vezan za generator) i pojačavača sa zajedničkim kolektorom iz tačke b) (izlaz vezan za Rp).

Videti skice sa table na sledećem slajdu.

Pojačavač sa zajedničkim kolektorom

04. decembar2014. Jednostepeni pojačavači sa BJT

Domaći 6.1:,

Pojačavač sa zajedničkim kolektorom

04. decembar2014. Jednostepeni pojačavači sa BJT

Rešenje 7:Izračunati napon na potrošaču od Rp=10 ako je pobuđen iz generatora Vg=10mV i Rg=10k u

slučaju da je povezan:a) Direktno;b) preko pojačavača sa zajedničkim kolektorom čiji su parametri: RE=5k, RB=100k, h11E=1k,

h12E=0, h21E=100, h22E=0;c) preko pojačavača sa zajedničkim emitorom čiji su parametri: RC=5k, RB=100k, h11E=1k,

h12E=0, h21E=100, h22E=0;d) preko kaskadne veze pojačavača sa zajedničkim emitorom iz tačke c) (ulaz vezan za

generator) i pojačavača sa zajedničkim kolektorom iz tačke b) (izlaz vezan za Rp).

Pojačavač sa zajedničkim kolektorom

Jednostepeni pojačavači sa BJT09. decembar 2014.

Page 11: Pojačanje signala Frekvencijskeleda.elfak.ni.ac.rs/education/elektronika/racunske vezbe/Primeri sa... · Osnovi elektronike SG EEN Školska godina 2014/15 Primeri sa predavanja,

Rešenje 7 (nastavak):

Pojačavač sa zajedničkim kolektorom

Jednostepeni pojačavači sa BJT

b) preko pojačavača sa zajedničkim kolektorom čiji su parametri: RE=5k, RB=100k, h11E=1k, h12E=0, h21E=100, h22E=0;

09. decembar 2014.

Rešenje 7 (nastavak):

Pojačavač sa zajedničkim kolektorom

Jednostepeni pojačavači sa BJT

c) preko pojačavača sa zajedničkim emitorom čiji su parametri: RC=5k, RB=100k, h11E=1k, h12E=0, h21E=100, h22E=0;

09. decembar 2014.

Rešenje 7 (nastavak):

Pojačavač sa zajedničkim kolektorom

Jednostepeni pojačavači sa BJT09. decembar 2014.

d) preko kaskadne veze pojačavača sa zajedničkim emitorom iz tačke c) (ulaz vezan za generator) i pojačavača sa zajedničkim kolektorom iz tačke b) (izlaz vezan za Rp).

Za vežbu 7.1:

Za pojačavač sa slike, kod koga je Rg=10k, Rp=1k, I=5mA, RB=40k, =100 i VA=100V, naći Rut, Ru, Ao, A i Ri.Kolika je maksimalna vrednost amplitude izlaznog prostoperiodičnog signala pri kojoj tranzistor neće ući u oblast zakočenja? Koliki se napon na izlazu očekuje ako je amplituda napona vbe ograničena na 10mV. Koliko će biti naponsko pojačanje kada je Rp=2k i Rp=500?

Pojačavač sa zajedničkim kolektorom

Rešenje:96.7k; 28.3k; 0.735 V/V; 0.8 V/V, 84 ; 5 V; 1.9 V; 0.768 V/V; 0.685 V/V.

04. decembar2014. Jednostepeni pojačavači sa BJT

P

Page 12: Pojačanje signala Frekvencijskeleda.elfak.ni.ac.rs/education/elektronika/racunske vezbe/Primeri sa... · Osnovi elektronike SG EEN Školska godina 2014/15 Primeri sa predavanja,

11. decembar 2014. Višestepeni pojačavači

Realizacija sa MOSTDomaći 8.1:U kolu sa slike upotrebljeni su identični tranzistori sa Vt=0.5V, nCox’W/L=2A=4mA/V2, =0. Poznato je I=0.4mA, VDD=VSS=1.5V i RD=2.5k.

a) Za VUS =0V odrediti VS , ID1, ID2, VD1 i VD2.(VS=‐0.82V, ID1 =ID2=0.2mA, VD1 =VD2=1V)

b) Ponoviti postupak pod a) za VUS=‐0.2V. (VS=‐1.02V, ID1 =ID2=0.2mA, VD1=VD2=1V)

c) Ponoviti postupak pod a) za VUS =0.9V. (VS=0.08V, ID1 =ID2 =0.2mA, VD1=VD2=1V)

d) Koliko iznosi najveći napon VUS pri kome je I=0.4mA, a tranzistori rade u oblasti zasićećnja? (VUSmax=1.5V)

e) Odrediti Ad, Ac i CMMR. (gm=1.25mA/V, Ad =‐3.125V/V, Ac =0, CMRR →∞)

vUS

E7.118. decembar 2014. Višestepeni pojačavači

Domaći 8.1 Rešenje:U kolu sa slike upotrebljeni su identični tranzistori sa Vt=0.5V, nCox’W/L=2A=4mA/V2, =0.

Poznato je I=0.4mA, VDD=VSS=1.5V i RD=2.5k. vUS

E7.1

a)

211

1

21

12

11

21

12,05,25,182,082,00

82,022,05,0)(

2,02/

DDDDDD

GSUSS

GSD

tGStGSD

DD

vVmAkViRVvVVvv

VV VVA

iVVVVAi

mAIii

b)VVVVvv

vVvVV VmAIii

GSUSS

DDGSGSDD02,182,02,0

1 ;82,0 ;2,02/ a) pod kao

1

212121

c)VVVVvv

vVvVV VmAIii

GSUSS

DDGSGSDD08,082,09,0

1 ;82,0 ;2,02/ a) pod kao

1

212121

18. decembar 2014. Višestepeni pojačavači

Domaći 8.1 Rešenje:U kolu sa slike upotrebljeni su identični tranzistori sa Vt=0.5V, nCox’W/L=2A=4mA/V2, =0.

Poznato je I=0.4mA, VDD=VSS=1.5V i RD=2.5k. vUS

E7.1

e)

cd

RrSomDo

Domc

Dmd

tGStGS

Dm

DmrDo

Domd

AACMRRSoRrgRr

RrgA

VVkVmARgA

VmAV

mAVV

IVV

ig

RgoRr

RrgA

/

0)1(2

/125,35,2/25,1

/25,132,04,02

11

1

d)

VViRVvVvVVVvVvvVvv

VVvvvvVVVvVvVV VmAIii

tDDDDUS

tDGStGSDGSSUSGSUSS

tGSDSSDtGSDS

DDGSGSDD

5,1)(

)(1 ;82,0 ;2,02/ za

1max

11111maxmax1maxmax

11maxmax11min

212121

11. decembar 2014. Višestepeni pojačavači

Realizacija sa MOST

Domaći 8.2 :U kolu sa slike upotrebljen je tranzistor sa =1, VBE=0.7V. Poznato je I=1mA, VCC=15V i RC=10k, vBE1=5+0.005sin(t)VvBE2=5-0.005sin(t) V.

Odrediti a) iC1, iC2, (iC1=0.5+0.1sin(t) mA, iC2 =0.5‐0.1sin(t) mA)b) vC1, vC2. (vC1=10‐1sin(t) V, vC2 =10+1sin(t) V) c) Ad. (Ad =200V/V)

Za one koji žele da nauče više

Page 13: Pojačanje signala Frekvencijskeleda.elfak.ni.ac.rs/education/elektronika/racunske vezbe/Primeri sa... · Osnovi elektronike SG EEN Školska godina 2014/15 Primeri sa predavanja,

18. decembar 2014. Višestepeni pojačavačiE7.1

b)

a)

mAtimAtimAtvgimAtvgi

Vtvv vVmAVmAVIggg

mAIIII

CC

udmcudmc

BEBEud

TCmmm

CCC

)sin(1,05,0 ; )sin(1,05,0 )sin(1,0)2/( ;)sin(1,0)2/(

)sin(01,0/20025,0/5,0/

;5,02/ za

21

21

21

11

21

Domaći 8.2 Rešenje:U kolu sa slike upotrebljen je tranzistor sa =1, VBE=0.7V. Poznato je I=1mA, VCC=15V i RC=10k, vBE1=5+0.005sin(t)VvBE2=5-0.005sin(t) V.

VtvVvVtvVvVtiRv

VtiRvVmAkVIRVVVV

cCCcCC

cCc

cCc

CCCCCCC

)sin(110 ; )sin(110 )sin(1

)sin(1105,01015

2211

22

11

21

c) V/V 20001.02)( 21

du

CCd v

vvA

Za one koji žele da nauče više

5011. decembar 2014. Višestepeni pojačavači

Realizacija sa MOSTDomaći 8.3:•U kolu sa slike upotrebljeni sutranzistori sa nCox=160A/V2, Vtn=0.7V, pCox=40A/V2, Vtp=-0.8V, VAn= -VAp =-10V. Dimenzije tranzistora date su u tabeli.Poznato je IREF=90A, VDD=VSS=2.5V.

Dopuniti podatke u Tabeli i naći ukupno naponsko pojačanje.Sugestija: Najpre odrediti pojačanje svakog stepena posebno.

Q1 Q1 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8

W/L 20/0.8 20/0.8 5/0.8 5/0.8 40/0.8 10/0.8 40/0.8 40/0.8ID(A)VGS(V)gm(mA/V)ro(k)

E7.3

Za one koji žele da nauče više

5118. decembar 2014. Višestepeni pojačavači

E7.1

Domaći 8.3 Rešenje:•U kolu sa slike upotrebljeni su tranzistori sa nCox=160A/V2, Vtn=0.7V, pCox=40A/V2, Vtp=-0.8V, VAn= -VAp =-10V. Dimenzije tranzistora date su u tabeli. Poznato je IREF=90A, VDD=VSS=2.5V. Dopuniti podatke u Tabeli i naći ukupno naponsko pojačanje.

Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8

W/L 20/0.8 20/0.8 5/0.8 5/0.8 40/0.8 10/0.8 40/0.8 40/0.8ID(A) 45 45 45 45 90 90 90 90VGS(V) 1.1 1.1 1. 1. 1.1 1 1.1 1.1gm(mA/V) 0.3 0.3 0.3 0.3 0.6 0.6 0.6 0.6ro(k) 222 222 222 222 111 111 111 111

nMOS) Q6 i Q4, (Q3, pMOS), Q8 i Q7 Q5, Q2, (Q1,

r tranzistosvaki za i vrednost Zamenom, ;)(

2

)(/´21)(

90 ;45 ;45452///

90///

22

762413

2121

875875

D

Ao

tGS

Dm

DtGStGSoxtGSD

DDDDDD

REFDD

REFDDD

IVr

VVIg

AIVVVVLWCVVAI

AIIAIIAIIAIIILWLW

AIIIILWLWLW

Za one koji žele da nauče više

5218. decembar 2014. Višestepeni pojačavači

E7.1

Domaći 8.3 Rešenje:•U kolu sa slike upotrebljeni su tranzistori sa nCox=160A/V2, Vtn=0.7V, pCox=40A/V2, Vtp=-0.8V, VAn= -VAp =-10V. Dimenzije tranzistora date su u tabeli. Poznato je IREF=90A, VDD=VSS=2.5V. Dopuniti podatke u Tabeli i naći ukupno naponsko pojačanje.

dB 9160log20V/V89,1110

V/V33,33)11kΩ1kΩ111(mA/V6.0)(

V/V33,33)kΩ222kΩ222(mA/V3.0)(

21

7662

4211

,(A)aAAA

rrgA

rrgA

oom

oom

Page 14: Pojačanje signala Frekvencijskeleda.elfak.ni.ac.rs/education/elektronika/racunske vezbe/Primeri sa... · Osnovi elektronike SG EEN Školska godina 2014/15 Primeri sa predavanja,

53

U kolu sa slike upotrebljen je idealizovani pojačavač sa A=100dB.Odrediti:a) R2/R1 tako da se dobije Ar =100!b) B u dB?c) Napon na izlazu Vo, i V- ukoliko je Vs=0.1V. d) za koliko će se smanjiti Ar ukoliko pojačanje A opadne za

20%?(Idealizovani pojačavač ima beskonačnu ulaznu i nultu izlaznu otpornost)

18. decembar 2014. Pojačavači sa povratnom spregom

V-

Domaći 9.1:

54Pojačavači sa povratnom spregom

V-

Domaći 9.1

Rešenje:

495011

5011zaAB 501

1

2

1

2

1

21

21

1

RR

RR

RRR

B

RRR

VVB

BABAA

o

ra)

dBB 8,33)02.0log(20)501log(20 b)

VVVRR

RV

VVVABAV

o

so

1.050/5

51.0501

21

1

c)

%0122,0100'

100

1

8.018.0

1100'

8.018.0' ;50

1

r

rr

r

rr

rr

AAA

ABA

ABA

AAA

ABAA

ABAAd)

55

U kolu iz primera 8.1 odrediti pojačanje pojačavača sa povratnom spregom pri niskim frekvencijama (Aor) i gornju graničnu frekvenciju (fvr) ukoliko je pojačanje A definisano sa

18. decembar 2014. Pojačavači sa povratnom spregom

V-

Domaći 9.2:

Ao=100dB

fv=100Hz

-20dB/dec

20log(A)

log(f)

56Pojačavači sa povratnom spregom

V-

Domaći 9.2

Rešenje:

kHz1,200)2001(Hz100)1(

dB98.33)log(20

;501

BAff

AaBA

AA

ovvr

roro

o

oro

Ao=100dB

fv=100Hz

-20dB/dec

log(f)Aor=34dB

fvr=200kHz

Page 15: Pojačanje signala Frekvencijskeleda.elfak.ni.ac.rs/education/elektronika/racunske vezbe/Primeri sa... · Osnovi elektronike SG EEN Školska godina 2014/15 Primeri sa predavanja,

57

Izlazni stepen pojačavača sa naponskim pojačanjem A1=1V/V pobuđuje se signalom vg= 1V, a u njemu se generiše se šum intenziteta vn =1V. Odrediti za koliko će se poboljšati odnos signal-šum na izlazu, ukoliko se koristi pretpojačavač sa A2 = 100V/V, a na oba stepena primeni NPS sa ukupnim faktorom povratne sprege B=1 kao na slici.

18. decembar 2014. Pojačavači sa povratnom spregom

Domaći 9.3:

vg - +

58Pojačavači sa povratnom spregom

Domaći 9.3

Rešenje:

dBvvSNR

VVvvAvvv

inis

nginisiz

0)/log(20

;1111)(1

vg

Bez pretpojačavača:

dB40)100log(20)/log(20

.0099,011011

1

;99,01101100

1

1 ;

111

1

;)(

21

1

21

21

21

1

21

21

21

1

21

21

12121

12

inis

nin

gis

nin

gisinis

ngiz

ngiz

iznizg

vvSNR

VVABA

vAv

VVABA

vAAv

ABAvAv

ABAvAA

vvvABA

vAABA

vAAv

vAvAAvABA

vAvABvvSa pretpojačavačem:

5918. decembar 2014. Povratna sprega

Domaći 9.4:

Operacioni pojačavač sa slike ima diferencijalno pojačanje Ad=80dB, konačnu ulaznu otpornost Rud=100k i izlaznu otpornost Ria=1k . Odrediti Ar=Vi/Vg, Rur, i Rir. Poznato je Rg=10k, R1= 1k , R2=1M Rp= 2k.

Rp

RiaRud

Rg

VgVi

Rur AdVd

R1 R2

Rir Ri

Za one koji žele da nauče više

60Povratna sprega

Rešenje 9.4:Operacioni pojačavač sa slike ima diferencijalno pojačanje Ad=80dB, konačnu ulaznu otpornost Rud=100k i izlaznu otpornost Ria=1k . Odrediti Ar=Vi/Vg, Rur, i Rir. Poznato je Rg=10k, R1= 1k , R2=1M Rp= 2k.

Rp

Ria

Rud

Rg

Vd

Vi

Ru

AdVd

R11

R22

Ri

MRRRkRR

RRR 1 ,1 212221

2111

Vg

6000101.110100

)103(10210

)(

)()(

6

3

3

34

11

1122

22

ud

ud

pia

pdo

udg

ud

pia

pd

g

d

d

i

g

io

RRR

RRRA

A

RRRR

RRRRRA

VV

VV

VVA

Ria

VoR1Vr3

21

1 10

RR

RVVB

o

r

8577

60001

7)10(600011 3

BAAA

BA

o

or

o

irirp

irpir

o

iir

piapiai

RRR

RRR

BARR

kRRRRRR

´

´

4287

30001

´

3)( 22

Za one koji želeda nauče više

Page 16: Pojačanje signala Frekvencijskeleda.elfak.ni.ac.rs/education/elektronika/racunske vezbe/Primeri sa... · Osnovi elektronike SG EEN Školska godina 2014/15 Primeri sa predavanja,

61Povratna sprega

Rešenje 9.4:Operacioni pojačavač sa slike ima diferencijalno pojačanje Ad=80dB, konačnu ulaznu otpornost Rud=100k i izlaznu otpornost Ria=1k . Odrediti Ar=Vi/Vg, Rur, i Rir. Poznato je Rg=10k, R1= 1k , R2=1M Rp= 2k.

Rp

Ria

Rud

Rg

Vd

Vi

Ru

AdVd

R11

R22

Ri

MRRRkRR

RRR 1 ,1 212221

2111

Vg

kRRRkBARR

kkkkRRRR

gurur

ouur

udgu

776´777)1(´

11111001011

1001905

190000952000952000

´´

´

957

6661

´

66,0)( 22

irp

irpir

irp

irpir

o

iir

piapiai

RRRR

RRR

RRR

BARR

kRRRRRR

Za one koji želeda nauče više

6218. decembar 2014. Oscilatori prostoperiodičnih

oscilacija

Oscilator sa Vinovim mostom (Wien)

b) Naći frekvenciju oscilovanja

[fo=1kHz]

c) Odrediti amplitudu oscilovanja ako je VD=0.7V

[21.36Vpp]

U kolu sa slike

a) Odrediti polove funkcije 1-AB zanemarujući kolo limitera

[s1,2=(105/16)(0.015± j)]

Domaći 10.1

6325. decembar 2014. Povratna sprega

Rešenje 10.1:a) Odrediti polove funkcije 1-AB zanemarujući kolo limiterab) Naći frekvenciju oscilovanja c) Odrediti amplitudu oscilovanja ako je VD=0.7V.

01101603,010256 ;03,3)101016/(11010163

se dobija ednostibrojnih vr zamenom ,)1()/(13

1)/(13

1)1()()(

/131

)31)1)(1(

/11

1

/1/1

//1

/

; ;1)( ;1)()(

510249491

2

1

2

222

1

2

ssss

RRsCRsCR

sCRsCRRRsBsA

sCRsCRRCssCRsCR

RsCRsCRsCRsC

B(s)

sCRsCR

RsCR

R

sCRsCR

sCRsCR

sCR

B(s)

ZZZ

B(s)RRsAsBsA

RCCRRR

ppssps

ps

sspp

p

pp

p

sspp

pp

pp

pp

sp

p

sp

sp

6425. decembar 2014. Povratna sprega

Rešenje 10.1:a) Odrediti polove funkcije 1-AB zanemarujući kolo limiterab) Naći frekvenciju oscilovanja c) Odrediti amplitudu oscilovanja ako je VD=0.7V.

kHzfsradCR

CRCR

CRCRCRCR

RRCRCRj

jBjA

CRCRjRR

CRjCRjRRjBjA

js

s

ss

12

/16

101 )/(1

;0)/(1 ,0))/(1(3

)1))(/(1()()(Im

))/(1(3

)1(

)/(131)1()()(

)015,0(16

101032

403,01032

403,0102562

41091016101603,0

10256210256410256109101603,0

5

221

2

1

2

1

2

5

52,1

510

4552,1

10

1010452,1

Page 17: Pojačanje signala Frekvencijskeleda.elfak.ni.ac.rs/education/elektronika/racunske vezbe/Primeri sa... · Osnovi elektronike SG EEN Školska godina 2014/15 Primeri sa predavanja,

6525. decembar 2014. Povratna sprega

Rešenje 10.1:a) Odrediti polove funkcije 1-AB zanemarujući kolo limiterab) Naći frekvenciju oscilovanja c) Odrediti amplitudu oscilovanja ako je VD=0.7V.

21,36VV68,102 -:je da tako

V68,10 pri provesti će D1, simetrije zbog V,68,10)15(417.0

3,3010

43

,

:jednak je približno diodu, kroz struja zanemari se ako ,b"" u tač tnapon strane, druge s

,31

b"" u tač tnapon maksimalni za provede D2

)

minmax

minmaxmax

65

5max

21

1

65

6max

21

1max

65

6

65

5

max65

6

65

5

maxmax21

1

ooopp

ooo

SSDoDooSS

oSSb

ooI

DIb

VVV

VVV

VRR

RVVRR

RRR

RVVRR

RVRR

RVRR

R

VRR

RVRR

RV

VVRR

RV

VVV

c

6618. decembar 2014. Oscilatori prostoperiodičnih

oscilacija

Oscilator sa Vinovim mostom (Wien)

Domaći 10.2

b) Naći frekvenciju oscilovanja

[fo=1kHz]

U kolu sa slike

a) Odrediti položaj potenciometra pri kome se uspostavljaju oscilacije

[20k]

6725. decembar 2014. Oscilatori prostoperiodičnih

oscilacija

Rešenje 10.2:a) Odrediti položaj potenciometra pri kome se uspostavljaju

oscilacije

b) Naći frekvenciju oscilovanja

kRkkRtarPotenciomekRkkkR

RkRkRkRk

RR

RR

CRjCRjRRsCRsCR

RkRRkRsCRsCRR

RsBsA

sCRsCRB(s)

ZZZ

B(s)RRsAsBsA

XX

XX

XXX

X

XX

sp

p

2050 i 30 :3090101003

)50(210250103)1(

)/( za ,)1()/(13

50 ;10

1)/(13

1)1()()(

/131

; ;1)( ;1)()(

1

2

1

2

oo1

2

12

1

2

1

2

kHzfsradCR

CRCR ooo 12

/16

101 )/(15

6825. decembar 2014. Pojačavači velikih signala 68

POJAČAVAČI VELIKIH SIGNALA

Domaći 11.1:Bipolarni tranzistor karakteriše snaga disipacije od Pd0max= 2W, pri TO0=25oC i maksimalna temperatura spoja TSmax=150oC. Odrediti termičku otpornost tranzistora i maksimalnu snagu koju tranzistor može da disipira pri temperaturi okoline TO=50oC.[]

Page 18: Pojačanje signala Frekvencijskeleda.elfak.ni.ac.rs/education/elektronika/racunske vezbe/Primeri sa... · Osnovi elektronike SG EEN Školska godina 2014/15 Primeri sa predavanja,

69Pojačavači velikih signala 69

POJAČAVAČI VELIKIH SIGNALARešenje 11.1:Bipolarni tranzistor karakteriše snaga disipacije od Pd0max= 2W, pri TO0=25oC i maksimalna temperatura spoja TSmax=150oC. Odrediti termičku otpornost tranzistora i maksimalnu snagu koju tranzistor može da disipira pri temperaturi okoline TO=50oC.

WCWP

TTRPRTT ooo

d

SthdthoS /5,62

225150

max

maxmaxmax

WWC

CCR

TTCTP o

oo

th

oSood 6,1

/5,6250150)50( max

max

7025. decembar 2014. Pojačavači velikih signala 70

POJAČAVAČI VELIKIH SIGNALADomaći 11.A:U kolu sa slike poznato je VCC=15V, tranzistore karakteriše VCEsat=0,2V, VBE=0,7V i >>1. Odrediti: a) dinamički opseg izlaznog signala;

Rp

b) vrednost otpornika R koja obezbeđuje dovoljnu struju I, da bi se na otporniku Rp dobio maksimalni dinamički opseg signala;

c) minimalnu i maksimalnu vrednost emitorske struje.

[0,97k, 14,8V, 0-29,6mA]

Vu

Za one koji žele da nauče više

7125. decembar 2014. Pojačavači velikih signala 71

POJAČAVAČI VELIKIH SIGNALADomaći 11.B:U kolu sa slike poznato je VCC=10V, I=100mA i Rp=100, usvojiti VCEsat=0V i . Odrediti:a) disipaciju snage na svakom od tranzistora kada je Vu=0V.

Rp

Ukoliko je pojačavač pobuđen prostoperiodičnim signalom najveće moguće amplitude odrediti:b) disipaciju snage na svakom od

tranzistora, c) snagu na potrošaču i d) stepen iskorišćenja, [1W, 1W, 0.5W, 1W, 0.5W, 25%]

Vu

Za one koji žele da nauče više

72Izvori jednosmernog napajanja

Pojačavači velikih signala72

POJAČAVAČI VELIKIH SIGNALADomaći 11.2:Za pojačavač sa slike koji radi u klasi B, odreditia) vrednost VCC, tako da bude za 5V veći od maksimalnog napona na potrošaču od 8, kada se na njemu ostvaruje korisna snaga od 20W.

Rp

b) maksimalnu struju svakog tranzistora, c) ukupnu snagu izvora napajanja, d) stepen korisnog dejstva i e) maksimalnu disipiranu snagu na svakom

tranzistoru.

[VCC>22.9V, Ipmax=2.25A, PCC=32.8W, =61%, Pdn=Pdp=6.7W]

Vu

18. decembar 2012.

Page 19: Pojačanje signala Frekvencijskeleda.elfak.ni.ac.rs/education/elektronika/racunske vezbe/Primeri sa... · Osnovi elektronike SG EEN Školska godina 2014/15 Primeri sa predavanja,

73Izvori jednosmernog napajanja

Pojačavači velikih signala73

POJAČAVAČI VELIKIH SIGNALARešenje 11.2:Za pojačavač sa slike koji radi u klasi B, odreditia) vrednost VCC, tako da bude za 5V veći od maksimalnog napona na potrošaču od 8, kada se na njemu ostvaruje korisna snaga od 20W.

Rp

b) maksimalnu struju svakog tranzistora, c) ukupnu snagu izvora napajanja, d) stepen korisnog dejstva i e) maksimalnu disipiranu snagu na svakom tranzistoru. Vu

WPP

WVIVIPc

AR

VIIb

VVVVV

VWPRVR

VPa

CCCC

CCCCCCCCC

p

ppC

CCimCC

kPimP

imk

8,322

4,162324,214.311 )

24,2888,17 )

23V. usvajamo 88,225

88,172082221 )

1

max11

maxmaxmax1

2

18. decembar 2012.74

Izvori jednosmernog napajanjaPojačavači velikih signala

74

POJAČAVAČI VELIKIH SIGNALARešenje 11.2:Za pojačavač sa slike koji radi u klasi B, odreditia) vrednost VCC, tako da bude za 5V veći od maksimalnog napona na potrošaču od 8, kada se na njemu ostvaruje korisna snaga od 20W.

Rp

b) maksimalnu struju svakog tranzistora, c) ukupnu snagu izvora napajanja, d) stepen korisnog dejstva i e) maksimalnu disipiranu snagu na svakom tranzistoru. Vu

WR

VVIVIVIPe

PPd

p

CCCCCCECCECd

CC

k

7.61111 )

%98,601008,32

20100 )

2

2max2maxmax1max11

18. decembar 2012.

7525. decembar 2014. Pojačavači velikih signala 75

POJAČAVAČI VELIKIH SIGNALADomaći 11.3:Za pojačavač sa slike koji radi u klasi B poznato je: VCC = 6V, Rp=4 i N=P=50. Izmerena je maksimalna vrednost izlaznog napona Vpmax=4.5V. Odrediti:

Rp

a) Snagu na potrošačub) Snagu svakog izvorac) Stepen iskorišćenjad) Maksimalnu ulaznu strujue) Snagu disipacije svakog tranzistora.[Pk=2.53W, PCC+=PCC-=2.15W, =59%,

Ium=22.1mA, Pdn=Pdp=0.91W]

Vu

76Pojačavači velikih signala 76

POJAČAVAČI VELIKIH SIGNALARešenje 11.3:Za pojačavač sa slike koji radi u klasi B poznato je: VCC = 6V, Rp=4 i N=P=50. Izmerena je maksimalna vrednost izlaznog napona Vpmax=4.5V. Odrediti:

Rp

a) Snagu na potrošačub) Snagu svakog izvorac) Stepen iskorišćenjad) Maksimalnu ulaznu struju

e) Snagu disipacije svakog tranzistora.

Vu

WP

VR

VVR

VVIPe

mAR

VIId

d

CCp

CCCE

p

CECCd

p

pCu

91,0646

14.31

1111 )

1,2245.4

511

11 )

21

2maxmax

111

maxmaxmax

18. decembar 2012.

Page 20: Pojačanje signala Frekvencijskeleda.elfak.ni.ac.rs/education/elektronika/racunske vezbe/Primeri sa... · Osnovi elektronike SG EEN Školska godina 2014/15 Primeri sa predavanja,

25. decembar 2014. Pojačavači velikih signala 77

POJAČAVAČI VELIKIH SIGNALADomaći 11.4:Za pojačavač sa slike koji radi u klasi AB poznato je: VCC = 15V, Rp=100; tranzistori su upareni sa s= 0.1pA i =50, dok za diode važi da jeIsd=21Is. Odrediti:

Rp

a) Struju I tako da kroz diode u najnepovoljnijem slučaju protičestruja od 1mA;a) Lenju struju (ICmin);b) Disipaciju svakog tranzistora i c) jednosmerni napon VBB u odsustvu ulaznog signala.

[I=4mA, IC=9mA, Pd=270mW, VBB=1.32V]

Vu

I

25. decembar 2014. Pojačavači velikih signala 78

POJAČAVAČI VELIKIH SIGNALARešenje 11.4:Za pojačavač sa slike koji radi u klasi AB poznato je: VCC = 15V, Rp=100W ; tranzistori su upareni sa Is= 0.1pA i b=50, dok za diode važi da je Isd=21Is. Odrediti:

Rp

a) Struju I tako da kroz diode u najnepovoljnijem slučaju protiče struja od 1mA;

b) Lenju struju (ICmin);c) Disipaciju svakog tranzistora i d) jednosmerni napon VBB u odsustvu ulaznog signala.[I=4mA, IC=9mA, Pd=270mW, VBB=1.32V]

Vu

I

mAmAmAmAI

RVIII

IIIIIa

p

CCd

Pd

CdBd

43110050

151

)

minmax

min

maxminmaxmin

25. decembar 2014. Pojačavači velikih signala 79

POJAČAVAČI VELIKIH SIGNALARešenje 11.4:Za pojačavač sa slike koji radi u klasi AB poznato je: VCC = 15V, Rp=100W ; tranzistori su upareni sa Is= 0.1pA i b=50, dok za diode važi da je Isd=21Is. Odrediti:

Rp

a) Struju I tako da kroz diode u najnepovoljnijem slučaju protiče struja od 1mA;

b) Lenju struju (ICmin);c) Disipaciju svakog tranzistora i d) jednosmerni napon VBB u odsustvu ulaznog signala.[I=4mA, IC=9mA, Pd=270mW, VBB=1.32V] Vu

I

VpAmAVVVIIVVeII

mWVmAVIPmAII

mAIIIIIII)I/I(IIV, VV

IIIb

TdBB

dsdTdVV

dsd

CCCdo

BC

BBBd

BBsdsdBEdu

Bd

Td

32,1)14.24(026.0211.0/18,021ln22 1/ln/)1( d)

27015922 c)918,050

18,022/422/ 22 21 je da sledi odatle a ,0 za

)

max/

max

min

minmin

minminminmax

minmin

min

8008. januar 2015. Izvori jednosmernog napajanja

Kapacitivni filtar Domaći 12.1:

Potrošač R=100 priključen je preko usmerača sa Grecovim spojem na naizmenični napon frekvencije 50Hz i amplitude 12V. Ako je pad napona na diodama Vd=0.8V odrediti:

a) vrednost C kapacitivnog filtra priključenog paralelno potrošaču koja će obezbediti odstupanje napona V< 1V;

b) vrednost jednosmernog napona na potrošaču;

c) vrednost jednosmerne struje kroz potrošač;

3. Filtriranje usmerenog napona

Page 21: Pojačanje signala Frekvencijskeleda.elfak.ni.ac.rs/education/elektronika/racunske vezbe/Primeri sa... · Osnovi elektronike SG EEN Školska godina 2014/15 Primeri sa predavanja,

8108. januar 2015. Izvori jednosmernog napajanja

Rešenje 12.1:Potrošač R=100 priključen je preko usmerača sa Grecovim spojem na

naizmenični napon frekvencije 50Hz i amplitude 12V. Ako je pad napona na diodama Vd=0.8V odrediti:

a) vrednost C kapacitivnog filtra priključenog paralelno potrošaču koja će obezbediti odstupanje napona V< 1V;

b) vrednost jednosmernog napona na potrošaču;

c) vrednost jednosmerne struje kroz potrošač;

4. Filtriranje usmerenog napona

mAR

VIc

VVVVV

mFHzfR

VV

R

VVb

mFVRf

VVCRf

VVVa

d

dm

dmd

94 )

4,916,1122

-2

04,110050214,10

212' )

04,11100502

6,1122

2 C 2

2 )

oo

omo

mo

o

mo

1C

1Cωπ1

8208. januar 2015. Izvori jednosmernog napajanja

Kapacitivni filtar Domaći 12.2:

Za usmerač sa kapacitivnim filtrom iz prethodnog primera odrediti:

a) ugao provođenja diode i iskazati ga u % u odnosu na periodu ulaznog signala (50Hz);

b) srednju struju kroz diodu;

c) maksimalnu struju kroz diodu;

d) maksimalni inverzni napon na diodi;

e) predložiti tip diode koji se može primeniti za ovu namenu

3. Filtriranje usmerenog napona

Za one koji žele da nauče više

8308. januar 2015. Izvori jednosmernog napajanja

Rešenje 12.2:

Za usmerač sa kapacitivnim filtrom iz prethodnog primera odrediti:a) ugao provođenja diode i iskazati ga u % u odnosu na periodu ulaznog

signala (50Hz);b) srednju struju kroz diodu;c) maksimalnu struju kroz diodu;d) maksimalni inverzni napon na diodi;e) predložiti tip diode koji se može primeniti za ovu namenu

4. Filtriranje usmerenog napona

AmAΔV

VVπIΔV

VπIIc

mAmAΔV

VVπIΔV

VπIIb

VVVΔt

TVVVV

tVVωΔta

do

moD

do

moD

d

53,133,15942

2212

'21 )

4,67316,7942

212

'1 )

%9,510014,32

4,1011002

2T

2''

' )

max

m

m

m

mmm

/2/2Δ

/2Δ/2Δ/2Δ

Za one koji žele da nauče više

8408. januar 2015. Izvori jednosmernog napajanja

Rešenje 12.2:

Za usmerač sa kapacitivnim filtrom iz prethodnog primera odrediti:a) ugao provođenja diode i iskazati ga u % u odnosu na periodu ulaznog

signala (50Hz);b) srednju struju kroz diodu;c) maksimalnu struju kroz diodu;d) maksimalni inverzni napon na diodi;e) predložiti tip diode koji se može primeniti za ovu namenu

4. Filtriranje usmerenog napona

mWmAVIVPe

VVVVVVVVVVd

Ddd

dmdmmdm

d

7,5384,6738,0 )

122,112

222

)(2- ) max

Videti: pod Silicon Rectifier Diodes nahttp://www.fagorelectronica.com/semi/pdf/producto/1n4000.pdf1N4001 zadovoljava jer je Peak recurrent reverse voltage (V) VRRM=30V > 12VForward current at Tamb = 75°C IF(AV)= 1A > 0,673ARecurrent peak forward current IFRM =10A > 1,53A

Za one koji žele da nauče više

Page 22: Pojačanje signala Frekvencijskeleda.elfak.ni.ac.rs/education/elektronika/racunske vezbe/Primeri sa... · Osnovi elektronike SG EEN Školska godina 2014/15 Primeri sa predavanja,

8508. januar 2015. Izvori jednosmernog napajanja

1N5231B Rp

Domaći 13.1:

4.1.1 Stabilizatori - regulatori napona sa Zener diodom

Odrediti R i C u stabilizatoru sa slike tako da jednosmerni napon na potrošaču Rpmin=200 bude 5V, a VCmax=0.5V. Upotrebiti zener diodu 1N5231B iz Tabele 1. Usvojiti da je efektivna vrednost napona na izlazu transformatora 2x12V i da je na diodama 1N4148 pad napona VD=0,7V kada vode.

8615. januar 2015. Izvori jednosmernog napajanja

1N5231B Rp

Rešenje 13.1:

28027639

77,102514

55,0)7,0122(

)(

252005

14620min

688,517

1,01,051,5

20@[email protected]

maxminmaxmin

min

minmax

0

0

0

00

mAV

mAmAR

IIVVVV

IIVVR

mAVRVI

mAIII

mAVrVI

VVVVmAIr

mAIVV

pZ

osDm

pZ

osC

p

osp

ZZZ

Z

ZZ

osZZ

Zz

ZZ

mFmFC

VRfVVC

fCRVVV

Dm

DmC

2,118,11380

27,165,0276502

7,0122

2

2

:eusmeravanj Dvostrano

max

Odrediti R i C u stabilizatoru sa slike tako da jednosmerni napon na potrošaču Rpmin= 200 bude 5V, a VCmax=0.5V. Upotrebiti zener diodu 1N5231B iz Tabele 1. Usvojiti da je efektivna vrednost napona na izlazu transformatora 2x12V i da je na diodama 1N4148 pad napona VD=0,7V kada vode.

8715. januar 2015. Izvori jednosmernog napajanja

Rešenje 13.2:

Za kolo rednog stabilizatora prikazanog na slici odrediti:a) Izlazni napon VOSb) Faktor stabilizacijec) Izlaznu otpornost RizPoznato je: R =200Ω; RP = 50Ω; VO = 10V. Parametri diode su: VZ = 6,8V ; rZ = 10Ω.

Parametri tranzistora su: VBE = 0,7V; h11E = 1kΩ; h12E = 0 ; h21E = β = 100 ; h22E = 0..

Videti: Zadatak 6.1 u „Računske vežbe II deo“ na http://leda.elfak.ni.ac.rs/?page=education/elektronika/elektronika.htm

Domaći 13.2:

8815. januar 2015. Izvori jednosmernog napajanja

Rešenje 13.3:

Za kolo rednog stabilizatora prikazanog na slici odrediti:a) Izlazni napon VOSb) Faktor stabilizacijec) Izlaznu otpornost RizPoznato je: R1 = R2 = 4kΩ; RP = 2Ω; R = 10kΩ , VO = 40V. Parametri diode su: VZ = 10V ;

rZ = 0Ω. Parametri tranzistora su: VBE = 0,7V; h11E = 1kΩ; h12E = 0 ; h12E = β = 100 ; h22E = 0..

Videti: Zadatak 6.2 u „Računske vežbe II deo“ na http://leda.elfak.ni.ac.rs/?page=education/elektronika/elektronika.htm

VosVo

VZ, rZ

Domaći 13.3:

Za one koji žele da nauče više