1. Prostowniki (kondensatory są filtrami, rezystancja obciążeniem prostownika)

Rodzaje:

Jednopołówkowy- dioda przewodzi tylko w jedną stronę, gdy prąd płynie w drugą, dioda jest rozwarciem

Dwupołówkowy

Zakłócenia powstające- wynikają z nieliniowości elementów i takich tam pierdź, zniekształcenia prądu sieci energetycznej.

Norma IEC555

Mostkowy (mostek graetza- czwórnik, niezależnie od przepływu prądu, na wyjściu prąd płynie zawsze w jedną stronę)

Przebieg taki sam jak w dwupołókowym, jednak dzięki zastosowaniu mostka graetza, nie trzeba dzielonego uzwojenia. Układ najczęściej spotykany.

Główne własności

R0 - rezystancja obciążenia prostownika

RS - rezystancja wewnętrzna transformatora

-Napięcie wyjściowe U2m0 - amplituda napięcia na zaciskach nie obciążonego transformatora (przy braku R0)

UF - spadek napięcia na diodzie prostowniczej

I0 - średni prąd wyjściowy prostownika (płynący przez R0)

-Napięcie tętnień (w jednopołówkowym /R₀)

C - pojemność filtrująca-kondensatory (gdy C rośnie maleją tętnienia, maleje kąt przepływu, rośnie prąd szczytowy diody, rośnie prąd skuteczny diody i transformatora-trans grzeje się)

-Współczynnik tętnień f - częstotliwość napięcia sieciowego równa 50 Hz

Transformator- przenosi energie elek. drogą indukcji z jednego obwodu do drugiego zachowując częstotliwość, zmieniając napięcie

Rdzenie typu EI, zwijane, toroidalne

Transformator toroidalny jest to konwencjonalny transformator, który składa się z dwóch lub więcej nawiniętych uzwojeń na wspólnym rdzeniu o owalnym kształcie. Powoduje małe straty, prosta budowa duza stabilność, produkcja mocy do 3500W

Właściwości:

Moc (jednofazowe do 3kW)

Znamionowe napięcie wejściowe (np. 230V +10% -10%)

Częstotliwość pracy (np. 50Hz)

Napięcie i prąd wtórny (lub przekładnia)

Prąd biegu jałowego

Napięcie izolacji

Gabaryty

Temperatura pracy

2. Diagramy Schadego

Diagramy Schadego przedstawiają zależność parametrów układu prostowniczego od unormowanej pulsacji granicznej filtru prostownika- oś X

Gdzie:

Dla każdego układu prostowniczego istnieją inne (po 4) diagramy. Używa się ich przy projektowaniu metodą graficzną prostownika.

a) zależność współczynnika wykorzystania napięcia od unormowanej pulsacji dla róznych R₀/R_S PRZYKŁAD

b) zależność współczynnika tętnień k_t od unormowanej pulsacji dla róznych R₀/R_S

c) zależność stosunku prądu skutecznego diod do prądu średniego I_sk/I_śr od unormowanej pulsacji dla róznych R₀/R_S

d) zależność stosunku prądu maksymalnego diod do prądu średniego I_max/I_śr od unormowanej pulsacji dla róznych R₀/R_S

Na początku obliczamy U₀-napięcie wyjściowe i R₀-rezystancję prostownika

Korzystając z metody graficznej nie obliczamy parametrów transformatora, lecz zakładamy

wartość jego rezystancji wewnętrznej RS oraz wyznaczamy wartość napięcia U2m0. Wartość rezystancji RS przyjmuje się zazwyczaj w granicach 1% do 10% wartości R0.

Następnie obliczamy R₀/R_S i współczynnik tętnień k_t

Mając te dane odczytujemy unormowaną pulsację z zależności b), na tej podstawie można wyznaczyć pojemność kond. filtrującego C.

Analogicznie postępując możemy wyznaczyć: wartość napięcia na kondensatorze C, zależności a)

wartość stosunku prądu skutecznego diod do prądu średniego c)

stosunek prądu maksymalnego diod do prądu średniego d)

3. Stabilizator parametryczny

Parametryczny, bo jego właściwości zależą od parametrów elementów z jakich został zbudowany(warystory, termistory, baretery, diody polowe, karrektory). W naszym przypadku stabilizator został zbudowany na diodzie zenera. Zmiana określonego parametru elementu stabilizującego daną wielkość wyjściową przeciwdziała czynnikom destabilizującym. Stabilizatory te działają bez zewnętrznego obwodu sprzężenia, które zapewniałoby porównanie napięcia lub prądu wyjściowego z napięciem lub prądem wzorcowym.

Stabilizując napięcie, elementy włączone do obciążenia równolegle, stabilizując prąd szeregowo.

Schemat budowy stabilizatora parametrycznego.

Ten sam schemat, użyty schemat zastępczy diody.

wzór na dobór obciążenia R_S

I_D R_D= U_wy

U_Z- napięcie zenera

Lepszym rozwiazaniem tego układu jest jego modyfikacja- wzbogacenie o tranzystor T pracujący jako wtórnik emiterowy*. Na wyjściu tego układu pojawia się napięcie równe:

U_wy= U_Z- U_BE

Korzyścią z zastosowania tranzystora jest to, że można zwiększyć rezystor R nie powodując zmniejszenia prądu wyjściowego, ponieważ nawet przy bardzo małym prądzie bazy I_B, który jest dla diody D prądem obciążenia, prąd wyjściowy I_wy jest duży i można go przedstawić wzorem

I_wy=I_B· (b + 1)

Stabilizatory parametryczne nie są najlepszym rozwiązaniem, duze straty mocy, szum diody, mała wydajność prądowa diody, słaba stabilność temperaturowa, przez co znajdują zastosowanie w nielicznych układach.

*Wzmacniacz ze wspólnym kolektorem ma wzmocnienie napięciowe równe jeden (ściślej: nieznacznie mniej, niż jeden), wobec czego na wyjściu wzmacniacza otrzymuje się "powtórzone" napięcie z wejścia, stąd druga powszechnie używana nazwa takich wzmacniaczy - wtórnik emiterowy Pomimo braku wzmocnienia napięciowego, wtórniki emiterowe charakteryzują się wysokim wzmocnieniem prądowym. Impedancja wejściowa wzmacniacza w tym układzie jest wysoka, a wyjściowa - niska. Układ często wykorzystywany wszędzie tam, gdzie zachodzi potrzeba wysterowania następnych stopni wzmacniacza wymagających stosunkowo dużego sygnału prądowego, np. do sterowania stopni końcowych wzmacniaczy dużej mocy.

4. Charakterystyki diody Zenera i wpływ temperatury, rezystancja dynamiczna, model zastępczy.

• Dioda Zenera wykorzystuje tę właściwość złącz p-n, która w przypadku zwykłych diod jest zgubna, a mianowicie przekroczenie maksymalnego napięcia wstecznego, przy którym prąd bardzo szybko wzrasta. W przypadku diod Zenera napięcie to jest dokładnie określone i nazywane jest napięciem Zenera. Dioda Zenera jest stabilizatorem parametrycznym napięcia stałego.

• 
  Zjawisko zwane napięciem Zenera polega na tym, że wielkie zmiany prądu wraz z małymi zmianami spadku napięcia stabilizują ogólne stałe napięcie całej diody. Wadą stosowania diody Zenera jest to, że każde zmiany temperatury lub prądu mają wpływ na jakość stabilizacji.

symbol graficzny diody Zenera

• Rezystor R ustala wartość prądu płynącego przez diodę i do obciążenia. Wartość tego rezystora musi być tak dobrana aby zapewnić właściwe warunki stabilizacji dla danego typu diody Zenera. Właściwy prąd można zawsze odczytać z danych katalogowych diody. Przedstawiony układ może służyć jako źródło napięcia odniesienia. Taki układ ma jednak kilka wad np. takich jak wpływ temperatury czy wpływ zmian prądu płynącego przez diodę na napięcie stabilizacji.

• Diody takie stosuje się do stabilizacji napięć stałych. Produkuje się diody na napięcia Zenera od 1,5V do 200V, ale trzeba pamiętać, że im mniejsze jest to napięcie tym gorsza stabilizacja.
  
  

Schemat zastępczy diody Zenera w zakresie stabilizacji

Wartość rezystancji dynamicznej (w danym punkcie charakterystyki napięciowo-prądowej) to wartość tej pochodnej w tym punkcie. r_z = ΔU/ΔI - koniecznie jako boki trójkąta prostokątnego i muszą to być odpowiednio duże boki, by uzyskać odpowiednią dokładność obliczeń.

Charakterystyka rezystancji dynamicznej od napięcia Zenera

Wartości do schematu zastępczego:

5. Stabilizator kompensacyjny - szeregowy i równoległy, przykładowe schematy, charakterystyki, parametry

Stabilizator kompensacyjny o regulacji ciągłej:

STABILIZATORY KOMPENSACYJNE : Zawierają one element regulacyjny, którego rezystancja zależy od poziomu sygnału doprowadzanego za pośrednictwem układu porównująco-wzmacniającego. Działanie stabilizujące układu polega na zmianach rezystancji elementu regulacyjnego tak, by przy zmianach napięcia wejściowego i rezystancji obciążenia utrzymać możliwie małą różnicę między napięciem odniesienia i napięciem wyjściowym lub jego częścią.

Stabilizacja przez zmianę rezystancji elementu regulacyjnego umożliwia uzyskanie minimalnych zmian wielkości stabilizowanej przy zmianach napięcia zasilającego i rezystancji obciążenia. Najważniejszą wadą tego sposobu stabilizacji jest mała sprawność w porównaniu ze sprawnością układów impulsowych.

Stabilizator kompensacyjny szeregowy o działaniu ciągłym:

Rys. Schemat blokowy kompensacyjnego stabilizatora szeregowego o działaniu ciągłym

Element regulacyjny (sterownik) jest połączony szeregowo z obciążeniem. Zmiana rezystancji szeregowego elementu regulacyjnego powoduje zmianę rozkładu napięcia wejściowego na elemencie regulacyjnym i obciążeniu. Zmiana spadku napięcia na elemencie regulacyjnym kompensuje zmiany napięcia wejściowego i zmiany rezystancji obciążenia, utrzymując napięcie wyjściowe w założonych granicach.

Moc tracona w stabilizatorze szeregowym o działaniu ciągłym :

P = (Uwe – Uwy) I0 + Isp Uwe

• I0 - prąd obciążenia,

• Isp - prąd spoczynkowy

Podstawowym elementem układu stabilizatora napięcia ze sprzężeniem zwrotnym jest wzmacniacz błędu. Porównuj on napięcie wyjściowe stabilizatora lub jego część z napięciem odniesienia. Różnica pomiędzy tymi napięciami jest wzmacniana tak, by możliwie małe odchylenie napięcia wyjściowego od wartości zadanej (błąd) powodowało wysterowanie elementu regulacyjnego niezbędne do skompensowania odchylenia napięcia wyjściowego.

• Stabilizator kompensacyjny równoległy o działaniu ciągłym:

U_odn - źródło napięcia odniesienia(np. dioda Zenera)

W stabilizatorze kompensacyjnym równoległym element regulacyjny jest włączony równolegle do rezystancji obciążenia. Szeregowo z obciążeniem jest włączony rezystor regulacyjny R_R. Zmiana spadku napięcia na rezystorze R_R, kompensująca zmiany napięcia wejściowego i rezystancji obciążenia, jest sterowana zmianami prądu płynącego przez element regulacyjny. Napięcie wyjściowe stabilizatora równoległego określa wzór:

w którym IR jest prądem płynącym przez element regulacyjny. Moc tracona w stabilizatorze równoległym o działaniu ciągłym:

Stabilizatory równoległe mają sprawność mniejszą niż szeregowe, ponieważ prąd dostarczany przez źródło jest sumą prądu obciążenia I₀ i prądu regulatora I_R. Minimalne napięcie wejściowe wynosi:

6. Stabilność stabilizatora parametrycznego jako układu ze sprzężeniem zwrotnym (kryterium Bodego)
Kryterium BODEGO:

rys. Określenie marginesów stabilności dla charakterystyk częstotliwościowych układu

Rys. Częstotliwościowe charakterystyki Bodego bez i ze sprzężeniem zwrotnym.

Stabilizator jako wzmacniacz ze sprzężeniem zwrotnym:

rys. Wzmocnienie od częstotliwości

• Wpływ sprzężenia zwrotnego na stabilność:

β to pętla sprzężenia zwrotnego

Przykładowa charakterystyka dla układu stabilnego:

wykres nad 360

Przykładowa charakterystyka dla układu niestabilnego:

wykres pod 360

układ z jednopętlowym sprzężeniem zwrotnym jest bezwzględnie stabilny, jeżeli przy pulsacji omega t, przy której modół stosunku zwrotnego wynosi 0dB, nachylenie charakterystyki modułu stosunku zwrotnego jest, co do wartości bezwzględnej mniejsze od 40dB/dek

7. ZABEZPIECZENIA STABILIZATORÓW

Zabezpieczenia służą by ochronić urządzenie odbiorcze przed zbyt dużym prądem grążącym przepaleniem

Zabezpieczenie nadprądowe (np. gdy zewrzemy wyjście by nie popłynął za duży prąd). Dzielimy na bez podcięcia i z podcięciem (FOLD BACK)

Bez podciecia

Z podcięciem

-jest bardziej korzystne dla układu wzmacniacza gdyż prąd zwarcia jest mniejszy od prądu maksymalnego toteż wydzieli się mniejsza moc w układzie.

Wyłączające

- nie wiem jak działają ale nazwa sugeruje, że powinny samoczynnie wyłączyć układ w przypadku zwarcia lub przeciążenia na wyjściu.

8. PODSTAWOWE STRUKTURY JEDNOTRANZYSTOROWYCH WZMACNIACZY

-odpowiednio spolaryzowany

- ustalony punkt pracy ustalony do amplitudy wzmacnianego sygnału

- źródło sygnału i obciążenie dołączone do tranzystora przez obwody sprzęgające

- sygnał wyjściowy powinien być NIEzniekształcony

- moc wyjściowa większa niż sygnału sterującego

Wspolny Emiter - Zasadniczą cechą tego rodzaju wzmacniaczy jest to, że wzmacniane napięcie sygnału wejściowego podawane jest pomiędzy bazę a emiter tranzystora, natomiast sygnał po wzmocnieniu odbierany jest spomiędzy kolektora a emitera. Emiter jest więc "wspólny" dla sygnałów wejściowego i wyjściowego - stąd nazwa układu.

Wzmacniacze ze wspólnym emiterem są najczęściej wykorzystywanym typem wzmacniaczy, szczególnie w zakresie niezbyt wysokich częstotliwości, np. we wzmacniaczach częstotliwości akustycznych. Zapewniają stosunkowo wysokie wzmocnienie napięciowe; wzmocnienie prądowe jest także znacznie większe od jedności.

Wspólny Kolektor - Zasadniczą cechą tego rodzaju wzmacniaczy jest to, że wzmacniane napięcie sygnału wejściowego podawane jest pomiędzy bazę a kolektor tranzystora, natomiast sygnał po wzmocnieniu odbierany jest spomiędzy kolektora a emitera. Kolektor jest więc "wspólny" dla sygnałów wejściowego i wyjściowego - stąd nazwa układu.

Wzmacniacz ze wspólnym kolektorem ma wzmocnienie napięciowe równe jeden (ściślej: nieznacznie mniej, niż jeden), wobec czego na wyjściu wzmacniacza otrzymuje się "powtórzone" napięcie z wejścia, stąd druga powszechnie używana nazwa takich wzmacniaczy - wtórnik emiterowy. Pomimo braku wzmocnienia napięciowego, wtórniki emiterowe charakteryzują się wysokim wzmocnieniem prądowym. Impedancja wejściowa wzmacniacza w tym układzie jest wysoka, a wyjściowa - niska. Układ często wykorzystywany wszędzie tam, gdzie zachodzi potrzeba wysterowania następnych stopni wzmacniacza wymagających stosunkowo dużego sygnału prądowego, np. do sterowania stopni końcowych wzmacniaczy dużej mocy.

Wspólna Baza -Zasadniczą cechą tego rodzaju wzmacniaczy jest to, że wzmacniane napięcie sygnału wejściowego podawane jest pomiędzy bazę a emiter tranzystora, natomiast sygnał po wzmocnieniu odbierany jest spomiędzy bazy i kolektora. Baza jest więc "wspólna" dla sygnałów wejściowego i wyjściowego - stąd nazwa układu.

Wzmocnienie napięciowe układu ze wspólną bazą jest większe od jedności, charakteryzuje się natomiast niską impedancją wejściową. Często wykorzystywany jest tam, gdzie zachodzi potrzeba dopasowania do źródeł sygnału o małej impedancji wyjściowej, np. w przedwzmacniaczach do mikrofonów magnetoelektycznych z ruchomą cewką. Inna cecha wzmacniaczy ze wspólną bazą to fakt, że wolne są one od efektu Millera (we wzmacniaczach ze wspólnym emiterem zwiększa on pojemność wejściową niekorzystnie wpływając na parametry w zakresie wyższych częstotliwości), dzięki czemu układ może być wykorzystywany we wzmacniaczach wysokich.częstotliwosci, np. w głowicach UKF i VHF.

15. Przerzutniki - podstawowe typy przerzutników, przykładowe układy.

Przerzutniki są najprostszymi układami pamięciowymi

Przerzutnik zapamiętuje zmianę stanu logicznego wejścia. Stan zapamiętania sygnalizowany jest zmianą stanu wyjścia. Stan zapamiętania może być skasowany :

• • przez podanie na wejście kasujące odpowiedniego sygnału - przerzutnik bistabilny;

• • samoistnie, po czasie założonym przez konstruktora - przerzutnik monostabilny.

Przerzutniki są układami wzmacniaczy RC z szerokopasmowym sprzężeniem zwrotnym

Przerzutniki - regeneracyjne układy impulsowe - zbudowane w postaci 2 kaskadowo połączonych inwerterów, objętych szerokopasmowym dodatnim sprzężeniem zwrotnym. Silnie dodatnie sprzężenie zwrotne wywołuje zjawisko niestabilności prowadzące do szybkiego regeneracyjnego przerzutu od jednego stanu stabilnego do drugiego.

1. Przerzutnik bistabilny - dwa stany stabilne, w których

może pozostawać nieograniczenie długo. Przejście od jednego stanu

do drugiego (przerzut) następuje pod wpływem impulsu

zewnętrznego (sygnał wyzwalający)

2. Przerzutnik monostabilny (uniwibrator) - jeden stan stabilny

oraz stan quasi-stabilny. Przejście układu ze stanu stabilnego do

stanu quasi-stabilnego inicjowane jest impulsem zewnętrznym

(sygnał wyzwalający)

3. Przerzutniki astabilne (multiwibratory) - nie ma stanu

stabilnego, lecz tylko dwa stany quasi - stabilne. Okresowe

samoczynne przerzuty wyznaczają czasy przeładowania

elementów reaktancyjnych w układzie (kondensatorów). Sygnał

zewnętrzny może być wprowadzony w celu synchronizacji drgań,

Przerzut - (tanzystor osiąga stan granizcny) wywołany jest dodatnim sprzężęniem zwrotnym, co powoduje pojawienie się histerezy. Aby było dodatnie sprzężenie zwrotne układ nie może odwracać fazy.

SCHEMATY DOBRZE SOBIE PRZEJRZEC ŻEBY W RAZIE CZEGO POTRAFIC ODROZNIC, TUTAJ SĄ SAME PODSTAWOWE SCHEMATY

Każdy z układów sprzęgających można zrobić za pomocą podstawowej struktury zmieniając jedynie człony sprzęgające S1 i S2 (rezystory lub kondesatory)

Najprostsze układy:

Astabilny:

Monostabilny:

Bistabilny: ( S - set R - reset)

Symetryczny przerzutnik bistabilny ze sprzężęniami RC

Monostabilny quasi-symetryczny

Monostabilny bowesa (pojemnosciowe sprzezenie zwrotne)

Multiwibrator eclles-jordana

9. Dwutranzystorowe struktury wzmacniaczy: darlington, kaskoda, dwójka ze sprzężeniem zwrotnym, para różnicowa

UKŁAD DARLINGTONA - Układ Darlingtona - układ wzmacniacza na tranzystorach bipolarnych o szczególnie dużym wzmocnieniu, w którym emiter tranzystora w stopniu wstępnym połączony jest galwanicznie z bazą drugiego stopnia wzmacniającego, a kolektory obu tranzystorów są połączone ze sobą. Prąd emitera pierwszego tranzystora równy jest więc prądowi bazy drugiego, a prądy kolektorów obu tranzystorów sumują się. Wadą takiego układu jest podwyższone napięcie polaryzacji bazy pierwszego tranzystora względem emitera drugiego, które jest sumą napięć polaryzacji obu tranzystorów składowych:

Problemem jest również wolniejsze przełączanie się. Pierwszy tranzystor nie może aktywnie hamować prądu bazy drugiego, więc układ wolniej wyłącza się. By to zniwelować, rezystancja bazy drugiego tranzystora jest często rzędu kilkuset omów. Układ ma też większe przesunięcie fazy przy wysokich częstotliwościach w porównaniu z pojedynczym tranzystorem, co obniża jego stabilność. Typowe układy Darlingtona mają górną częstotliwość

graniczną rzędu 10...50kHz

UKŁAD DARLINGTONA Z PRZECIWSTAWNYCH REZYSTORÓW

Gdy T1 jest p-n-p to cały układ zachowuje się jak układ p-n-p, T2

wzmacnia prąd (T1 -WE, T2 - WK).

UKŁAD KASKODY

Kaskoda łączy w sobie zaletę wysokiego wzmocnienia napięciowego (w przybliżeniu równego iloczynowi współczynników wzmocnienia obu wchodzących w jego skład tranzystorów) ze znaczną redukcją szkodliwej cechy wzmacniaczy ze wspólnym emiterem lub źródłem - dużych pojemności pasożytniczych psujących parametry wzmacniacza przy wyższych częstotliwościach. Kaskoda chętnie stosowana jest we wzmacniaczach wysokiej częstotliwości i szerokopasmowych.

efekt Millera Zjawisko to powodowane jest pojemnością wejściową układu wzmacniacza, wraz ze wzrostem częstotliwości wzmacnianego sygnału, wskutek czego zmniejsza się wzmocnienie prądowe wzmacniacza. Chociaż Efekt Millera odnosi się do pojemności, każda impedancja włączona pomiędzy wejście a inny węzeł może ulec zwielokrotnieniu. Pojemność wejściową wzmacniacza określa wzór:

C = C_bc * (1 − K_u) + C_be,

UPROSZCZONY SCHEMAT KASKODY

UKŁAD KASKODY WE-WB

UKŁAD WK-WB (to już nie jest kaskoda)

Wzmacniacz w konfiguracji WK ma dużo większą częstotliwość graniczną

w porównaniu do układu WE. Dlatego układ charakteryzuje się bardzo dobrymi

właściwościami częstotliwościowymi (porównywalnie z kaskodą).

Wzmocnienie napięciowe zapewnia stopień WB. Lecz jest ono mniejsze niż dla

kaskody. Zaletą układu jest kompensacja zmian temperaturowych napięcia UBE

(ograniczony wpływ temperatury) tranzystorów co nie występuje w kaskodzie.

Takie rozwiązanie układowe jest stosowane w technice scalonej.

PARA RÓŻNICOWA

Rys.3.7. Schemat pary różnicowej z tranzystorami npn

Wzmocnienie różnicowe

Wzmocnienie sumacyjne

Współczynnik tłumienia sygnału sumacyjnego

NIESYMETRYCZNY

tutaj dołaczane są Re

Zastosowanie źródeł prądowych:

- zapewnienie przepływu stałego prądu przez obciążenie

źródła - niezależnie od wartości obciążenia,

- zapewnienie dużych wartości rezystancji dynamicznych

przy małych spadkach napięcia

10. Wzmacniacze prądu stałego - Wzmacniacze prądu stałego są to symetryczne wzmacniacze dolnoprzepustowe o dwoch wejściach i jednym (wzmacniacz operacyjny) lub dwoch (wzmacniacz rożnicowy) wyjściach, służące do wzmacniania sygnałow o określonym

paśmie częstotliwości włączając w to sygnały wolnozmienne i stałoprądowe.

Rys. 1 Porównanie charakterystyk częstotliwościowych wzmacniaczy prądu zmiennego i stałego

Dryft - W rzeczywistym wzmacniaczu prądu stałego napięcie (prąd) na wyjściu zmienia się, mimo że sygnał wejściowy jest stały. Zjawisko to nazywamy dryftem wzmacniacza.

Dryft napięciowy - Jest to zmiana poziomu napięcia wyjściowego wywołana zmianami temperatury i/lub wzmocnienia przy UWE=const.

Dryft prądowy - Jest to zmiana wartości prądu wyjściowego wywołana zmianami temperatury i/lub wzmocnienia przy UWE=const.

Przyczyny powstawania dryftu:

1. Zmiany temperatury

2. Zmiany napięć zasilających

3. Starzenie się elementów

4. Wpływ promieniowania jonizującego

Zmniejszanie Dryftu:

1. Dryftów nie da się wyeliminować całkowicie.

2. Stosowanie ujemnych sprzężeń zwrotnych zmniejsza dryft wzmocnienia i zmniejsza zmiany punktów pracy.

3. Kompensacja w obwodach zasilania tranzystorów

zwiększa stałość punktów pracy.

4. Stosowanie układów kompensujących dryft

- wzmacniacze różnicowe.

Zastosowanie źrodeł prądowych:

- zapewnienie przepływu stałego prądu przez obciążenie

źrodła - niezależnie od wartości obciążenia,

- zapewnienie dużych wartości rezystancji dynamicznych

przy małych spadkach napięcia

11. Wzmacniacz różnicowy -

Parametry wzmacniacza różnicowego o obciążeniu R_L

Charakterystyki stałoprądowe wzmacniacza różnicowego: ↓↓↓

Właściwości:

1. Przy napięciach wejściowych różnicowych większych od około 100mV wzmacniacz różnicowy na tranzystorach bipolarnych zaczyna ograniczać poziom sygnału.

2. Dla napięć wejściowych różnicowych powyżej 200mV wzmacniacz różnicowy przestaje wzmacniać.

Zastosowania:

1. Praktycznie wszystkie stopnie wejściowe wzmacniaczy operacyjnych.

2. Stopnie wejściowe wzmacniaczy mocy.

3. Wzmacniacze o liniowo regulowanym wzmocnieniu.

1. Jako wzmacniacz sygnałów różnicowych, z jednoczesnym tłumieniem sygnałów wspólnych.

2. Jako tzw. wzmacniacz-ogranicznik(eliminacja zakłóceń).

3. Klucz prądowy.

4. Regulator poziomu sygnału.

5. Układ mnożący - modulator amplitudy, detektor fazy,itp.

6. Kaskoda (o regulowanym wzmocnieniu).

CHARAKTERYSTYKI CZESTOTLIWOSCIOWE

Schemat

12. Wzmacniacze operacyjne: jest wzmacniaczem prądu stałego o dużym wzmocnieniu napięciowym (rożnicowym). Wzmacniacz ten posiada wejście symetryczne (rożnicowe)

oraz wyjście niesymetryczne. Zdarzają się także konstrukcje z wyjściem symetrycznym (rożnicowym).

Opis wyprowadzeń wzmacniacza operacyjnego (WO):

- we1 (+) - wejście nieodwracające fazy napięcia

- we2 (-) - wejście odwracające fazę napięcia

- wy - wyjście niesymetryczne

- (+Ucc) - dodatnie napięcie zasilania wzmacniacza

- (-Uee) - ujemne napięcie zasilania wzmacniacza Rys. Schemat zasilania

Parametry wzmacniacza operacyjnego:

• Wzmocnienie (kud, min) K_ud - wzm. różnicowe, K_uc - wzm. sumacyjne

• Współczynnik tłumienia sygnału sumacyjnego CMRR

• Prąd wejściowy (IIN) Wejściowy prąd niezrównoważenia

• Wejściowe napięcie niezrównoważenia (UN)
  

• Wsp. temp. wejściowego napięcia niezrównown.

• Wsp. zmian wejśc. nap. niezrówn. od zmian nap. zasilania

• Rezystancja wejściowa (Rind) Rezystancja wyjściowa (R0)

• Szerokość pasma (f1 lub fT)

• Pasmo wielkosygnałowe

• Maksymalna prędkość zmian napięcia wyjściowego (SR)

• Maksymalne napięcie wejściowe różnicowe (UIND)

• Maksymalne wspólne napięcie wejściowe (UINC)

• Napięcie zasilania

• 
  Pobór mocy (P.) Zakres temperatury pracy (tmin , tmax)

• Współczynniki zależności napięcia niezrównoważenia UN

od zmian napięcia zasilania UZ (SVRR)

Zasilanie:

Zastosowania w układach liniowych:

1. odwracający b) nieodwracający c) różnicowy

d) pomiarowy e) sumujący f) przetwornik prąd - napięcie

g) Całkujący i różniczkujący:

Charakterystyki częstotliwościowe:

13.Stabilnośc i kompensacja częstotliwościowa wzmacniacza operacyjnego- na podst.charakterystyki Bodego.

Stabilnośc:

Kompensacja częstotliwościowa:

Wpływ kompensacji na charakterystyki Bodego:

Kompensacja dominującym biegunem:

Rys. Wpływ kompensacji dominującym biegunem na char. Bodego(to jest chyba najważniejsze w tej calej kompensacji co trzeba umiec).

Kompensacja typu biegun-zero:

slajdy Kukawa dotyczące kompensacji:

Efekt Millera- zwiększenie pojemności wej.obniża częstotliwośc graniczną

14. Sprzężenie zwrotne - parametry opisujące układ ze sprzężeniem, wpływ sprzężenia na parametry układu i jego ch/ki częstotliwościowe, stabilność układów ze sprzężeniem zwrotnym - ch/ki Bodego, czwórnikowe układy zastępcze opisujące podstawowe typy sprzężenia zwrotnego, przykłady układów ze sprzężeniem zwrotnym.

Parametry i wpływ sprzężenia na nie:

Ku-wzmocnienie napięciowe

Ki- wzmocnienie prądowe

Zwe i Zwy - impedancje

Charakterystyki częstotliwościowe

Wpływ sprzężenia zwrotnego na charakterystyki częstotliwościowe układu zamkniętego zależy od przebiegu tych charakterystyk w układzie bez sprzężenia.

W najprostszym przypadku zakłada się, że wzmacniacz jest opisany transmitancją widmową układu dolnoprzepustowego pierwszego rzędu:

:

2.14

gdzie
wzmocnienie wzmacniacza odwracającego fazę dla niskich częstotliwości, a
górna graniczna pulsacja wzmacniacza oraz transmitancja widmowa pętli sprzężenia zwrotnego nie zależy od częstotliwości i jest opisana zależnością:

2.15

Transmitancja widmowa układu zamkniętego ma postać:

:

2.16

gdzie
wzmocnienie układu w zakresie niskich częstotliwości, a
górna graniczna pulsacja wzmacniacza objętego sprzężeniem zwrotnym.

Ujemne sprzężenie zwrotne powoduje zwiększenie górnej częstotliwości granicznej wzmacniacza proporcjonalnie do współczynnika redukcji wzmocnienia dla niskich częstotliwości. Iloczyn wzmocnienia
i częstotliwości
nazywamy polem wzmocnienia i jest dla układów o transmitancji widmowej opisanej zależnością 2.14 stała:

Do podobnych wniosków prowadzi analiza wzmacniacza, który jest opisany transmitancją widmową układu górnoprzepustowego pierwszego rzędu:

:

2.17

gdzie
wzmocnienie wzmacniacza dla wysokich częstotliwości, a
dolna graniczna pulsacja wzmacniacza. Przyjmując, że transmitancja widmowa pętli sprzężenia zwrotnego nie zależy od częstotliwości, transmitancja widmowa układu zamkniętego ma postać:

:

2.18

gdzie
wzmocnienie układu w zakresie wysokich częstotliwości, a
dolna graniczna pulsacja wzmacniacza objętego sprzężeniem zwrotnym.

W zakresie niskich częstotliwości pasmo przenoszenia rozszerza się proporcjonalnie do współczynnika redukcji wzmocnienia.

Właściwości układów ze sprzężeniem zwrotnym:

1. Zmniejsza wzmocnienie układu: KuF<Ku

2. Maleje współczynnik zawartości harmonicznych: hF<h

3. Poprawia się stałość punktów pracy - sprzężenie dla DC

4. Zmniejsza wrażliwości

5. Zwiększa się pasmo przenoszenia: fgF>fg

6. Zmienia się impedancja wejściowa i wyjściowa

7. Wpływa na stabilność układu

Stabilnośc układów ze sprzężeniem zwrotnym- wpływ sprzężenia na stabilnośc

Wraz ze wzrostem liczby stopni wzmacniacza objętych pętlą sprzężenia zwrotnego może w pętli sprzężenia zwrotnego wystąpić tak duże przesunięcie fazy, że zmieni się charakter sprzężenia z ujemnego na dodatnie, a to w konsekwencji spowoduje generację drgań i uniemożliwi prawidłową pracę wzmacniacza.

Te strone można sobie pominąć jest tu slajd od kukawa dotyczący stabilności( ale nie wiem czy on cos w ogole rozjasnia w tym temacie) i pare informacji które nie sa jednak wymagane.

Ujemne sprzężenie zwrotne powoduje w układzie elektronicznym:

• poprawę liniowości charakterystyki przenoszenia,

• poszerzenie pasma przenoszenia,

• modyfikację impedancji wejściowej i wyjściowej,

• zmniejszenie wrażliwość układu na zakłócenia, np. pochodzące z sieci zasilającej (przydźwięk),

• zmniejszenie wpływu zmian parametrów zasilania i elementów układu, głównie parametrów tranzystorów na wzmocnienie,

• stabilizację punkty pracy tranzystorów,

• zwiększenie stabilność pracy, oraz umożliwia kształtowanie charakterystyki częstotliwościowej układu.

Układ stabilny:
Układ niestabilny:

Typy sprzężen(czwórnikowe układy zastępcze):

NR - napięciowe równoległe

NS- napięciowe szeregowe

PR- prądowe równoległe

PS- prądowe szeregowe

NR NS

Albo z tymi schematami czwórnikowymi może bardziej chodzic o to:

Przykłady układów ze sprzężeniem zwrotnym:

Napięciowe-równoległe:

Napięciowe-szeregowe:

Napięciowe-Szeregowe - wtórnik na wzm. operacyjnym i wtórnik emiterowy (źródłowy)

Prądowe-Szeregowe:

Prądowe-równoległe:

Wzmacniacz

K_u=u_we/u_wy

Pętla sprzężenia

β

U_WY

U_WE

gdzie: F = różnica zwrotna

T = wzmocnienie pętlowe

u_we

u_wy

+

|K_uF|< |K_u| - sprzężenie ujemne

|K_uF|> |K_u| - sprzężenie dodatnie

|K_uF|= |K_u| - bez sprzężenia

Pomiar K_uβ przy sprzężeniu N-S

K

βU_WY

e_g=0

U_{WE β}

U_WY

---