Modele wzmacniaczy
Wzmacniacz o
niesymetrycznym
wej.,wyj.,zasilaniu

Uz

Uwe Uwy


Wzmacniacz o symetrycznym
wej.,wyj.,zasilaniu.

Uz1


Uwe Uwy

Uz2

Dzielimy je na:
napięciowe,pradowe,mocy.
Schemat zastepczyl
wzmacniacza napięciowego:
Rwy


Uwe Rwe kuUwe
Uwy

Wzm napięciowy sterowany
rzeczywistym źródłem napięciowym
U1 o rezystancji R

G

i obciążeniu rezystancyjnym Ro.

R

G

Rwy

Rwe Ro
U1 Uwe kuUwe U2



Model:Ku,Rwe,Rwy=>

u

wy

Uwy

k =

I

=0,Ro=

Uwe

∞

K=U2/U1

Rwe

Ro

K=k

*

k

u

u

Rwe+R

Ro+Rwy

G

≤

k-wzmocnienie
Schemat do pomiaru rezystancji
wejściowej:
Rx Rwy


Rwe Ro U2
U1 kuUwe


1)Rx=0 => U2
2)

x

R

=>U2’=0,5U2

Schemat do pomiaru rezystancji
wyjściowej:

Rwy


Uwe Rwe kuUwe Ro

U2

1)Ro->

∞

=> U2

2)Ro

=> U2’=0,5 U2

Wzmocnienie mocy Kp:
Rwy

Ro=>Pwy
U1= Rwe kuUwe
Uwe
=>Pwe

Kp=Pwy/Pwe Pwe=

2

Uwe

/Rwe

Pwy=

2

2

U /Ro

Ro

U =k Uwe

2

u

Ro+Rwy

Kpmax=dKp/dRo
Dla Ro=0 => Kp=0
Ro

− > ∞ => Kp=0

Kp-wzmocnienie mocy
Schemat zastępczy wzmacniacz
pradowego:

Iwe Iwy


Gwe kiIwe Gwy Go



Wzmocnienie mocy-podastawowa
funkcja wzmacniacza jest
wzmocnienie sygnalu przy
zachowaniu niezmienionego jego
kształtu.Wzmocnienie jest to stosunek
sygnalu wyjściowego do
wejściowego.Wzmocnienie to
odbywa się kosztem energii
doprowadzonej z pomocniczego
źródła napiecia stalego.

z g Iwe Iwy

eg

Uwe Uwy Zo





Zasilacz

U

=K *U

wy

u

we I

=K *I

wy

i

we

We wzmacniaczu moc na wyjsciu jest
wieksza od mocy uzytej w obwodzie
sterowania obwodu wejściowego.
Kp=Pwy/Pwe >1

2

U

Pwy

2

Kp[dB]=10log

=10log

Pwe

U1

⎛ ⎞

⎜ ⎟

⎝ ⎠

Ku[dB]=20log

U2

U1

Ki[dB]=20log

I2

I1

Kp[W/W] Kp[dB]
1 0
2 3,01
10 10
100 20
0,5

-3

Ku[U/U] Ku[dB]
1 0

2

3

2 6
10 20

1/ 2

-3

signal

noise

[dB]=20log

S

N

Sprzężenie pojemnościowe

źródła

sygnalu z wejściem wzmocnienia:
Cwe


U1 Uwe Rwe U2
kuUwe

1

f =

d

2ΠCwyRwe

Sprzężenie pojemnościowe wyjscia
wzmacniacza z obciążeniem

Rwy Cwy

U1 Rwe Ro U2

1

f =

d

2ΠCwy(Rwy+Ro)

Zniekształcenia nieliniowe wzm:
Wywolane np. przez nieliniowość
charakterystyk statycznych niektórych
elementow wzmacniacza
(tranzystora,transformatora z
rdzeniem żelaznym). Szumy i
zakłócenia.
Zniekształcenia liniowe:wywolane
niejednakowym przenoszeniem przez
wzmacniacz sygnałów o roznych
częstotliwościach.
Roznice miedzy idealnym
wzmacniaczem a rzeczywistym:

-zaleznosc wzmocnienia od amplitudy
sygnalu wejściowego (nieliniowość
ch-ki przejściowej) przyczyna
zniekształceń syg. Wej –zaleznosc
wzmocnienia od częstotliwości
(przyczyna nierównomierności ch-ki
częstotliwości) –zespolony
charakter parametrow wzmacniacza
(przyczyna przesuniecie fazowe
miedzy wej a wyj) –istnieje slabe
oddziaływanie obwodu wyj na wej -
wzm jest źródłem szumow
dodających się do sygnalu –parametry
wzm zmieniaja się pod wpływem
temp.
Pasmo przenoszenia częstotliwości

k u

k max

0,707

d

f

f

g

Bezposrednia polaryzacja bazy
(wymuszenie pradu bazy):

W ukl. Analogowych liniowych pkt pracy
wybiera się tam gdzie elementy wzmacniające
maja właściwości liniowe czyli:
BIP->w obszarze aktywnym
UNI->w obszarze nasycenia

R

B RC

Cwe Cwe

U

CE Uwy

Uwe U

BE

Pkt pracy określają wielkości (Ic,Uce)

Wpływ rezystora emiterowego na
stabilność punktu pracy
Po dodaniu rezystora Re wzrośnie prad
kolektora(wzrośnie spadek napiecia U

RE

=I

E

R

E

na tym rezystorze. Spowoduje to

wzrost potencjalu emitera,a wiec
zmniejszenie napiecia baza-emiter i pradu
bazy. To zmniejszenie pradu bazy będzie
przeciwdziałało wzrostowi pradu kolektora.
Wzmacniacz w układzie wspólny kolektor
(wtórnik emiterowy)

Właściwości:
-Ku->duze,nie odwraca fazy, wzmocnienie
napieciowe jest bliskie jedności,stad nazwa
wtornik, rezystancja wejsciowa jest mala a
wyjsciowa może być duza, ukl transformuje
rezystancje z obwodu emitera do obwodu
bazy dlatego często nazywa się go
transformatorem rezystancji
Zastosowanie:ze względu na duza wartość
rezystancji wejściowej i mala rezystancje
wyjsciowa stosuje się jako układ
dopasowujący lub separujący.
Wzmacniacz w ukl wspolnej bazy:

Właściwości:
-nie odwraca fazy,w zakresie malych
częstotliwości
-wzmocnienie napięciowe zbliżone do
wzmocnienia WE
-wzmocnienie pradowe zbliżone do jedności
-rezystancja wejsciowa bardzo mala zas
wyjsciowa bardzo duz
-glowna wada jest mala rezystancja
wejsciowa
Zastosowanie:glownie we wzmacniaczach
wielkiej częstotliwości
Sprzężenia zwrotne
W układach elektronicznych
sprzężenie zwrotne polega na
przekazywaniu części sygnału wyjściowego,
zwanego sygnałem zwrotnym, z wyjścia na
wejście układu, gdzie sumuje się on z
sygnałem wejściowym, zmieniając
właściwość układu.
Każd y wzmac niacz z obw odem
sprzę żen ia zwro tnego m oże być
przedstawiony w postaci dwóch wzajemnie
niezależnych czwórników, które
reprezentują tor wzmocnienia
(jednokierunkową transmisję sygnału z
wejścia na wyjście) i tor sprzężenia
zwrotnego (jednokierunkową transmisję
sygnału z wyjścia na wejście).Rodzaj i
właściwości sprzężenia zwrotnego
zależą od sposobu pobierania sygnału z
wyjścia układu oraz od sposobu
wprowadzania go na wejście.
W zależności od pobieranego sygnału
wyróżnia się:
Sprzężenie napięciowe, w którym sygnał
sprzężenia (zwrotny) jest
proporcjonalny do napięcia wyjściowego.
Sprzężenie prądowe. Sygnał sprzężenia
jest proporcjonalny do
prądu wyjściowego.
Ze względu na sposób
wprowadzenia sygnału na wejście
wzmacniacza rozróżnia się:
Sprzężenie szeregowe. Sygnał
sprzężenia jest wprowadzany
szeregowo z sygnałem wejściowym.
Sprzężenie równoległe. Sygnał
sprzężenia jest wprowadzanyrównolegle z
sygnałem wejściowym.

W układach ze wzmacniaczem
operacyjnym objętym ujemnym
sprzężeniem zwrotnym właściwości
wzmacniacza i ujemnego sprzężenia
powodują wyrównanie napięć na obu
wejściach wzmacniacza. Na podstawie
tej właściwości wyznacza się zwykle
wzmocnienie całego układu.
Zalety ujemnego sprzężenia -zwrotnego:
-zmniejszenie wrażliwości układu
na zmiany parametrów
elementów, warunków zasilania, czynników
zewnętrznych itp.,
-zmniejszenie zniekształceń nieliniowych,
zakłóceń, szumów,
-możliwość rozszerzania pasma
przenoszenia wzmacniacza
ikształtowania zadanych charakterystyk
częstotliwościowych,
możliwość zmiany wartości impedancji
wejściowej i wyjściowej
Tranzystor polowe, nazywane również
tranzystorami unipolarnymi,stanowią
grupę kilku rodzajów elementów,
których wspólną cechą jest pośrednie
oddziaływanie pola elektrycznego na
rezystancję półprzewodnika lub na
rezystancję cienkiej warstwy
nieprzewodzącej. Do tej grupy zaliczamy
tranzystory, których prąd wyjściowy
jest funkcją pola elektrycznego
istniejącego pod wpływem napięcia
sterującego wejściowego. Teoretycznie
sterowanie pracą tranzystora polowego
może odbywać się bez poboru mocy. W
działaniu elementu udział bierze tylko
jeden rodzaj nośników ładunku, stąd
nazwa polowy (unipolarny).Tranzystory
polowe, zwane w skrócie FET (ang.
Field Effect Transistor), mają kanał typu P
lub kanał typu N, który może być
wzbogacony lub zubożony. W
tranzystorach z kanałem typu N
nośnikami prądu są elektrony, a w
tranzystorach z kanałem typu P nośnikami
prądu są dziury.Tranzystorów polowe
dzielimy na:Tranzystory polowe złączowe -
,Tranzystory polowe z izolowaną
bramką - IGFET lub MOSFET
Tranzystory polowe cienkowarstwowe
TFT.
Właściwości statyczne tranzystora
polowego opisują rodziny charakterystyk
przejściowych i wyjściowych.
Charakterystyki tranzystora złączowego:
- charakterystyka przejściowa -
przedstawia zależność prądu drenu I

D

od

napięcia bramka-źródło U

GS

,

przy ustalonej

wartości napięcia dren-źródło
U

DS

.Charakterystyki przejściowe zależą od

temperatury
Wielkościami charakterystycznymi
krzywych są:Napięcie odcięcia bramka-
źródło UGS(off). Jest to napięcie jakie
należy doprowadzić do bramki, aby przy
ustalonym napięciu U

DS

nie płynął prąd drenu.Prąd nasycenia I

D

ss-

Jest to prąd płynący przy napięciu U

GS

= 0 i

określonym napięciu U

DS

-

MOSFET
Zasadę działania tranzystora MIS (MOS)
omówimy na przykładzie najczęściej
spotykanej polaryzacji, tj. przy zwartym
źródle i podłożu. Jeżeli do bramki

zostanie przyłożone napięcie dodatnie,
to powstanie kanał wzbogacony, a jeśli
ujemne, to powstanie kanał zubożony. W
tranzystorze z kanałem wzbogaconym,
wzrost napięcia U

GS

powyżej wartości

napięcia progowego U

T

powoduje powstanie

kanału

Wzmacniacz z tranzystorem polowym o ukl
wspolne źródło.

Układ ten ma duze wzmocnienienapieciowe. Jest
jednak ono mniejsze niż w ukl WE ,mimo to ze
zastosowane SA jednakowe rezystory
obciążające. W miare wzrostu R

D

wzmocnienie

to wzrasta do wartości maksymalnej.Odwraca on
faze sygnalu wyjściowego w stosunku do syg
wejściowego.
Wzmacniacz z tranzystorem polowym o ukl
wspolny dren:

Ukl ten ma wzmocnienie mniejsze od jedności
ale nie odwraca sygnalu.Rezystancja tych ukl
może być duza przy czym w ukl WD znacznie
wieksza niż WS.
Tranzystorowy wzmacniacz roznicowy

Przebieg ch-ki Uwy=f(Uwe)

Wzmacniacz ten jest ukl
symetrycznym,skompensowanym temp.
Sklada się z dwoch tranzystorow
sprzężonych ze soba. Może być sterowany z
dwoch źródeł , które dolacza się do baz obu
tranzystorow tzw. Sterowanie symetryczne
abo z jednego źródła tzw sterowanie
asymetryczne.Wyjscie sygnalu również
może być symetryczne albo asymetryczne.
Jedna z podstawowych właściwości jest
zdolność tlumienia tzw. Sygnałów
wspolnych podawanych na oba wejścia w
fazie zgodnej lub tez wzmocnienia sygnałów
roznicowych podawanych na oba wejścia
ale w fazie przeciwnej.






Wzmocnienie roznicowe:
-dla wyjscia asymetrycznego

1

0

1

2

2

U

R

wy

C

K

K

ur

ur

U

r

r

be

β

= −

=

≈

-dla wyjscia symetrycznego

0

~

U

R

wy

C

K

ur

U

r

r

be

β

Δ

=

≈ −

Przy czym

1

2

U

U

U

wy

wy

wy

Δ

=

−

Wzmocnienie sumacyjne:

~

1

2

2

R

C

K

K

us

us

R

E

=

≈ −