EEKsem3 wzm tranzystorowy w10

background image

Wydział

Elektryczny

Politechnika
Białostocka

Temat i plan wykładu

Wzmacniacze

1. Wprowadzenie

2. Klasyfikacja i podstawowe parametry

3. Wzmacniacz w układzie OE

4. Wtórnik emiterowy

5. Wzmacniacz różnicowy

6. Sprzężenie zwrotne

7. Podsumowanie

background image

Celem wykładu jest przedstawienie:

Cele wykładu

• układów wzmacniaczy

• podstawowych parametrów wzmacniaczy

• wpływu sprzężenia zwrotnego na parametry
wzmacniacza

• przykładów zastosowań

background image

Zastosowanie BJT jako elementu wykonawczego

background image

Zastosowanie BJT w układach wzmacniaczy

background image

Wzmocnienie

z definicji oznacza stosunek syg.

wyj do

wej.

Niekiedy jednak szczególnie wa

ż

ne jest wzmocnienie

mocy, natomiast wzmocnienie napi

ę

ciowe ma znaczenia

drugorz

ę

dne. St

ą

d - podział wzmacniaczy na

: napi

ę

ciowe,

pr

ą

dowe i mocy

.

.

Wzmacniacz

I

we

I

wy

U

we

U

wy

E

s

M

Z

i

Zasilanie

Masa

Z

L

background image

Podział wzmacniaczy na klasy: A, AB, B, C, D

%

~

%;

max

15

25

<

η

%

,

max

5

78

<

η

Zniekształcenia

nieliniowe

%

95

max

<

η

Małe zniekształcenia

background image

Wzmacniacz klasy D

background image

Ustalanie punktu pracy

= polaryzacja stałopr

ą

dowa

background image

Wzmacnianie np. sygnału sin

background image

Współczynnik wzmocnienia

background image

Wzmacniacz WE

współczynnik wzmocnienia

background image

Jak u

ż

y

ć

wzmacniacza sygnałów

zmiennych?

background image

Jak u

ż

y

ć

wzmacniacza sygnałów

zmiennych?

background image

Jak u

ż

y

ć

wzmacniacza sygnałów

zmiennych? Poszukiwanie

ź

ródła

background image

Układ wzmacniacza sygnałów

zmiennych WE

background image

Poszukiwanie schematu zast

ę

pczego

background image

Schemat zast

ę

pczy tranzystora

background image

Obwód wej

ś

ciowy schematu

zast

ę

pczego

background image

Obwód wyj

ś

ciowy schematu

zast

ę

pczego

background image

Uwzgl

ę

dnienie efektu Earley’ego

background image

Schemat zast

ę

pczy tranzystora BJT

background image

Schemat zast

ę

pczy wzmacniacza?

background image

Schemat zast

ę

pczy wzmacniacza?

background image

Schemat zast

ę

pczy wzmacniacza dla

sygnału zmiennego

background image

Schemat zast

ę

pczy wzmacniacza dla

sygnału zmiennego

background image

Schemat zast

ę

pczy wzmacniacza dla

sygnału zmiennego

background image

Schemat zast

ę

pczy wzmacniacza dla

sygnału zmiennego

background image

Wzmacniacz dla „małych” obci

ąż

e

ń

background image

Wzmocnienie przy „du

ż

ych” obci

ąż

eniach

background image
background image

Wtórnik emiterowy

background image

Model małosygnałowy wtórnika

emiterowego

background image
background image
background image
background image
background image
background image

Podstawowe parametry wzmacniaczy

1. Wzmocnienie:

K

U

, K

I

, K

P

;

we

wy

U

U

U

K

=

;

we

wy

I

I

I

K

=

we

wy

P

P

P

K

=

I

U

P

K

K

K

=

[ ]

[ ]

1

lg

20

U

U

K

dB

K

=

[ ]

[ ]

1

lg

10

I

I

K

dB

K

=

[ ]

[ ]

1

lg

20

P

P

K

dB

K

=

[ ]

[ ]

[ ]

dB

K

dB

K

K

,

K

U

P

U

P

1

0

0

1

20

10

10

40

20

100

60

30

1000

80

40

000

10

100

50

000

100

120

60

000

1000

n[dB]=20lg

10

K

U

background image

Impedancja wej

ś

ciowa:

I

we

I

wy

U

we

U

wy

E

s

Z

i

Z

L

Z

we

we

we

we

I

U

Z

=

Impedancja wyj

ś

ciowa:

I

we

I

wy

U

we

U

wy

E

s

Z

i

Z

L

E

wy

Z

wy

0

=

=

=

L

L

Z

wy

Z

wy

wy

I

U

Z

background image

Zakresy cz

ę

stotliwo

ś

ci

małych

ś

rednich

du

ż

ych

10

0

10

1

10

2

10

3

10

4

10

5

10

6

k

dB

u

[ ]

f log

k

uo

Charakterystyka amplitudowa wzmacniacza RC

background image

Pasmo przenoszenia

f

W

z

m

o

cn

ie

n

ie

[

d

B

]

3dB

f

d

f

g

d

g

f

f

BW

=

Pasmo przenoszenia jest to zakres częstotliwości

sygnału wejściowego, dla którego moc wyjściowa

wzmacniacza maleje nie więcej niż 3dB (czyli do połowy

wartości mocy znamionowej) od wartości maksymalnej

w tym zakresie, przy danym współczynniku zawartości

harmonicznych.

background image

E

g

R

g

C

1

U

1

R

1

R

2

R

C

T

R

E

C

E

C

2

R

L

U

2

U

CC

+

U

DD

R

g

C

1

R

1

R

2

R

S

C

S

R

D

C

2

U

2

R

L

E

g

a)

b)

U

1

a) z tranzystorem bipolarnym, b) z tranzystorem polowym MOSFET

Schematy ideowe wzmacniaczy RC

background image

Zwierciadło prądowe

background image

T

2

T

3

T

1

E

g

R

g

+

U

CC

U

EE

U

o

Schemat ideowy wzmacniacza OE

z dynamicznym obciążeniem w kolektorze

W porównaniu do poprzedniego
układu:

3

0

ce

C

r

R

R

=

=

c

ce

ce

I

U

r

=

r

ce =

20V/0,1mA=200kΩ

background image

Wtórnik emiterowy klasy A

U

CC

U

2

R

B1

U

1

C

C

R

B2

R

E

1

2

U

U

2

1

U

U

U

be

+

=

E

be

m

E

c

R

U

g

R

I

U

=

2

2

2

U

R

g

U

U

E

m

be

<<

E

m

'

BB

we

R

g

r

R

β

+

β

+

β

+

i

m

wy

R

g

R

1

WE

WC

WE

WC

BW

BW

BW

BW

>>

β

background image

i

o

+

U

CC

U

EE

u

i

u

o

R

L

R

T

3

T

1

T

2

I

I

+

U

CC

U

EE

u

i

I

p

R

L

I

p

T

1

T

2

D

1

D

2

u

o

i

o

Wtórnik emiterowy

ze źródłem stałoprądowym

Symetryczny wtórnik

emiterowy

W porównaniu do poprzedniego
układu:

=

B

R

2

ce

E

r

R

=

background image
background image

U

SS

u

i

u

o

i

o

M

1

M

2

c)

R

L

+

U

DD

U

SS

u

i

u

o

i

o

M

1

M

2

a)

R

L

U

SS

u

i

u

o

i

o

M

1

M

3

b)

R

L

M

2

I

ref

+

U

DD

+

U

DD

a) z obciążeniem aktywnym na tranzystorze NMOS z kanałem wzbogaconym w

“połączeniu diodowym”,

b) z obciążeniem aktywnym ze źródłem stałoprądowym na tranzystorach

PMOS z kanałem wzbogacanym,

c) inwerter CMOS.

Wzmacniacze w konfiguracji OS w wersji scalonej

background image

Wzmacniacz w konfiguracji wspólnego drenu: schemat ideowy.

background image

u

i

+

U

DD

+

U

DD

U

SS

U

SS

U

SS

U

SS

+

U

DD

U

GG

U

GS 2

R

L

R

L

i

o

i

o

u

i

U

B

U

B

u

o

+

U

DD

U

SS

U

SS

U

SS

+

U

DD

U

GG

+

U

DD

R

L

i

o

u

o

M

1

M

2

M

1

M

2

M

1

M

2

M

3

M

6

M

4

M

5

u

i

a)

b)

c)

u

o

Wtórniki źródłowe w wersji scalonej:

a) zastąpienie rezystancji

R

s

źródłem prądowym,

b) schemat ideowy symetrycznego wtórnika źródłowego,
c) praktyczna realizacja układu z rys. b)

background image

Wzmacniacz różnicowy – właściwości małosygnałowe

• wzmacniacz prądu stałego (sygnały zmienne w dolnym paśmie
częstotliwości),

• układ inteligentny-odróżnia sygnały użyteczne od szkodliwych
(tłumi),

•wzmacniane są tylko sygnały różnicowe,

• sygnał wyjściowy jest niezależny od wartości średniej sygnałów
wejściowych,

• u

we

=0 u

wy

=0.

background image

Zastosowanie wzmacniaczy różnicowych

aparatura medyczna, gdzie występują bardzo słabe sygnały generowane przez

mózg lub serce, przekazywane są one za pomocą elektrod znajdujących się na
ciele pacjenta (czujniki EKG),

• często sygnały te są dużo mniejsze od sygnałów zakłócających (sumacyjnych),

• w liniach sygnałowych mogą występować duże sygnały sumacyjne np. 50 Hz, a
na nie nałożone są niewielkie sygnały różnicowe (użyteczne),

• wzmacniacze operacyjne,

• sygnały cyfrowe przekazywane za pomocą długich kabli (skrętki).

background image

Wzmacniacz różnicowy sterowany różnicowo

różnicowe
podłączenie
źródeł
sygnału

background image

Wzmacniacz różnicowy sterowany sumacyjnie

sumacyjne
podłączenie
źródeł
sygnału

background image
background image

(

)

e

e

E

us

ur

e

E

e

C

e

us

e

C

e

ur

C

b

e

wy

C

b

e

wy

E

E

b

e

we

E

E

b

e

we

we

we

wy

wy

us

we

we

wy

wy

ur

h

h

R

k

k

CMMR

h

R

h

R

h

k

h

R

h

k

R

I

h

u

R

I

h

u

R

I

I

h

u

R

I

I

h

u

u

u

u

u

k

u

u

u

u

k

11

21

21

11

21

11

21

2

21

2

1

21

1

2

11

2

1

11

1

2

1

2

1

2

1

2

1

2

1

2

,

,

,

,

=

=

+

+

=

=

=

=

+

=

+

=

+

+

=

=

Common Mode Rejectin Ratio

Wzmocnienie
różnicowe i
sumacyjne

background image

Common Mode Rejectin Ratio

Współczynnik tłumienia sygnałów wspólnych CMRR

e

e

E

us

ur

h

h

R

k

k

CMRR

11

21

2

=

=

Np.

=

=

=

k

h

h

M

R

e

e

E

1

100

5

11

21

,

,

dB

CMRR

120

10

10

100

10

5

2

6

3

6

=

=

=

[ ]

u

k

dB

n

10

20 log

=

u

n

k

=

20

10

background image

Wzmacniacz różnicowy ze źródłem prądowym

background image

Wzmacniacz różnicowy z obciążeniem aktywnym


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:

więcej podobnych podstron