wyklad08tt09-11, aaa, studia 22.10.2014, Materiały od Piotra cukrownika, materialy Kamil, Szkoła, Elektronika, Elektronika - Zientkiewicz


ANALIZA GRAFICZNA PRACY WZMACNIACZA

0x08 graphic
0x01 graphic

Jeżeli składowa zmienna us(t) = 0 (źródło AC wyłączone) to suma napięć w obwodzie wejściowym wynosi:

0x01 graphic

Zapis ten można przedstawić graficznie:

0x01 graphic

Po włączeniu źródła sygnału zmiennego napięcie sterujące wynosi:

0x01 graphic

równanie to można zilustrować graficznie:

0x08 graphic
0x01 graphic

Sterowanie w obwodzie wejściowym TB można również przedstawić w dziedzinie czasu:

0x01 graphic

Rozumowanie takie jest słuszne w zakresie małych częstotliwości, gdy można pominąć wpływ elementów reaktancyjnych na przesunięcie fazowe.

Podobną analizę można wykonać dla obwodu wyjściowego, w którym suma napięć wynosi:

0x01 graphic

Do wyznaczenia iC(t) można wykorzystać charakterystykę przejściową:

0x01 graphic

W oparciu o charakterystykę wyjściową oprócz iC(t) można wyznaczyć także uCE(t):

0x01 graphic

Wybór położenia punktu pracy

0x08 graphic
0x01 graphic

Punkt pracy powinien znajdować się w pobliżu środka prostej obciążenia, wtedy amplituda uCE ≅ UCC

STRUKTURA I PARAMETRY WZMACNIACZA

0x01 graphic

Jeżeli układ ten ma pełnić funkcję wzmacniacza, to za jego najważniejsze parametry uznawane są współczynniki wzmocnienia napięciowego, prądowego i mocy:

0x01 graphic

oraz impedancje wejściowa i wyjściowa:

0x08 graphic
0x01 graphic

Wymienione parametry wzmacniacza można wyznaczyć z równań opisujących czwórnik (np. [h]) i obwody zewnętrzne:

0x08 graphic
0x08 graphic
0x01 graphic

Dokonując prostych przekształceń otrzymujemy:

0x08 graphic

0x01 graphic

0x08 graphic

Wzmocnienie napięciowe:

0x01 graphic

Wzmocnienie prądowe:

0x01 graphic

Porównajmy parametry wzmacniaczy zbudowanych z wykorzystaniem tranzystora o znanych współczynnikach [h] w różnych konfiguracjach:

Konfiguracja

OB

OE

OC

h11

30 Ω

1360 Ω

1360 Ω

h12

510-4 V/V

310-4 V/V

1

h21

-0,978 A/A

44,5 A/A

-45,5 A/A

h22

0,6 μS

27,3 μS

27,3 μS

Tranzystor ten pracuje w układzie wzmacniacza, w którym

ZS = RS = 1000 Ω , ZO = RO = 10 kΩ

wtedy parametry wzmacniaczy z tranzystorem w poszczególnych konfiguracjach są następujące:

Konfiguracja

OB

OE

OC

RWEJ

34,9 Ω

1255 Ω

359000 Ω

RWYJ

930000

47300 Ω

52 Ω

kU

278,9

-278,5

0,996

kI

0,972

-34,9

34,9

kP

271

9736

34,8

Na podstawie ostatniej tabeli można ocenić praktyczną przydatność poszczególnych wzmacniaczy (sformułować wnioski).

ZNIEKSZTAŁCENIA WE WZMACNIACZACH

Podstawową funkcją wzmacniacza (liniowego) jest wzmacnianie sygnału z zachowaniem jego kształtu.

Rzeczywiste wzmacniacze powodują zniekształcenia: nieliniowe (wywołane nieliniowością charakterystyk statycznych) i liniowe (wywołane niejednakowym wzmocnieniem sygnałów o różnych częstotliwościach).

Nieliniowość elementów wzmacniacza ujawnia się na charakterystyce przenoszenia ⇒ dopuszczalny zakres zmian sygnału na wejściu i na wyjściu wzmacniacza, tzw. zakres dynamiczny DS zdefiniowany jako:

0x01 graphic

0x01 graphic

Zniekształcenia nieliniowe wyraża liczbowo współczynnik zawartości harmonicznych:

0x08 graphic
0x01 graphic

lub współczynnik zniekształceń całkowitych:

0x01 graphic

CHARAKTERYSTYKI CZĘSTOTLIWOŚCIOWE WZMACNIACZA

  1. Ch-ka amplitudowa - zależność modułu wzmocnienia od częstotliwości: kU(f) , kI(f) , kP(f)

0x08 graphic
0x01 graphic

  1. Ch-ka fazowa - zależność przesunięcia fazowego wprowadzanego przez wzmacniacz od częstotliwości: 0x01 graphic

0x01 graphic

  1. Ch-ka amplitudowo-fazowa - Im[kU(f)]=g{Re[kU(f)]}, jest miejscem geometrycznym punktów końcowych promienia o długości kU i kącie nachylenia 0x01 graphic

0x08 graphic
0x01 graphic

Na podstawie kształtu charakterystyki amplitudowej można dokonać podziału wzmacniaczy na dwie główne grupy:

Ważną grupę stanowią wzmacniacze pasmowoprzepustowe, których właściwości analizuje się dzieląc cały zakres zmian częstotliwości sygnału na kilka podzakresów (najczęściej trzy):

0x08 graphic
Rozważmy wzmacniacz pasmowoprzepustowy z tranzystorem bipolarnym w konfiguracji OE:

0x01 graphic

0x01 graphic

Przy czym: rbrbb' rπ rb'e Cπ Cb'e Cμ Cb'c

Podany szerokopasmowy model wzmacniacza można uprościć na potrzeby analizy w poszczególnych podzakresach:

0x08 graphic
0x01 graphic

0x08 graphic
0x01 graphic

0x08 graphic
0x01 graphic

Wyznaczmy teraz transmitancję napięciową układów w poszczególnych podzakresach.

  1. Zakres małych częstotliwości

Napięcie U0 na wyjściu układu: Napięcie sterujące U:

0x08 graphic

0x01 graphic

0x08 graphic
0x08 graphic

Wprowadzając oznaczenie rw=RB(rb+rπ) otrzymujemy schemat obwodu wejściowego:

0x08 graphic
0x01 graphic

0x08 graphic
zatem poszukiwana transmitancja

0x01 graphic

gdzie:

0x01 graphic

Z definicji pulsacji granicznych 3dB

0x01 graphic

  1. Zakres dużych częstotliwości

Transmitancję w zakresie w.cz. można wyznaczyć w oparciu o podany wcześniej model, w którym dla ułatwienia analizy przyjęto, że RB>>rb+rπRB można w modelu pominąć:

0x01 graphic

Pomimo przyjętych założeń upraszczających analiza obwodowa w dalszym ciągu jest dość złożona (węzłowa lub oczkowa).

Znaczne udogodnienie analizy daje rozdzielenie obwodów wyjściowego i wejściowego drogą neutralizacji pojemności Cμ np. metodą Millera:

0x01 graphic

gdzie Cm pojemność millerowska jest zdefiniowana następująco:

0x08 graphic

Teraz, dla wyznaczenia transmitancji oraz pulsacji granicznych, obwody wejściowy i wyjściowy można analizować oddzielnie.

Transmitancja obwodu wejściowego

0x08 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

Transmitancja napięciowa tego obwodu wynosi:

0x01 graphic

Transmitancja obwodu wyjściowego

0x08 graphic
0x01 graphic

0x08 graphic
0x01 graphic

Transmitancja napięciowa tego obwodu wynosi:

0x01 graphic

Wypadkowa transmitancja wzmacniacza (w zakresie w.cz.) jest iloczynem transmitancji składowych i wynosi:

0x01 graphic

Transmitancja ta zawiera dwa bieguny dla ωgWEJ i ωgWYJ .

Na ogół ωgWEJ < ωgWYJ co uwzględniono na wykresie modułu tej transmitancji:

0x01 graphic

Jeżeli ωgWEJ i ωgWYJ są odległe to o górnej pulsacji granicznej decyduje mniejsza z nich.

Jeżeli ωgWEJωgWYJ = ωg to spadek wzmocnienia dla ωg wynosi 6 dB ⇒ 3 dB pulsacja graniczna jest mniejsza od ωg, w tym przypadku stromość opadania charakterystyki wynosi -12 dB/okt. czyli -40 dB/dek.

Analiza obwodowa modelu wzmacniacza w zakresie w.cz. może być także przeprowadzona z wykorzystaniem jednobiegunowej aproksymacji charakterystyki:

0x01 graphic

0x08 graphic

gdzie:

0x08 graphic
wówczas górna częstotliwość graniczna, określona przez obwód wejściowy wynosi:

PODSTAWY ELEKTRONIKI Jacek Zientkiewicz

__________________________________________

POLITECHNIKA LUBELSKA II - 138

Oznaczenia:

UBB , UCC - składowa stała (DC)

us(t) - składowa zmienna (AC)

uBE(t), iB(t) - AC+DC

Ze zmiennego położenia prostej obciążenia wynika, że w prądzie bazy istnieje składowa zmienna.

0x01 graphic

⇔ Czwórnik

⇔ Obwody zewnętrzne

Uwaga!

Podać układ do pomiaru ZWYJ

0x01 graphic

UWY 1, UWY 2, UWY 3 - wartości skuteczne poszczególnych harmonicznych napięcia wyjściowego

Czasem wystarcza znajomość wartości modułu współczynnika wzmocnienia:

0x01 graphic

Wzmocnienia często określane są w mierze logarytmicznej:

0x01 graphic

Uwaga!

Na wykresach oś częstotliwości jest najczęściej przedstawiana w skali logarytmicznej.

Charakterystyki częstotliwościowe we współrzędnych biegunowych są wykorzystywane przy badaniu stabilności układu.

Zastępując tranzystor jego schematem zastępczym typu π otrzymujemy małosygnałowy liniowy model wzmacniacza słuszny w całym paśmie częstotliwości:

W zakresie małych częstotliwości

W zakresie średnich częstotliwości (w pobliżu środka pasma)

W zakresie wielkich częstotliwości

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

Z tego wzoru łatwo określić pojemność CS jeżeli zadana jest pulsacja graniczna ωd

(lub odwrotnie: można obliczyć ωd dla określonej pojemności CS).

Wzmocnienie kU0 w środku pasma jest liczbą stałą rzeczywistą.

0x01 graphic

W celu uzyskania prostszej postaci obwodu wejściowego zastosujemy twierdzenie Thevenina o generatorze zastępczym.

Wydajność napięciowa generatora Thevenina wynosi:

0x01 graphic

Rezystancja wewnętrzna generatora Thevenina wynosi:

0x01 graphic

Korzystając z twierdzenia Nortona generator prądowy w obwodzie wyjściowym można zamienić na równoważny generator napięciowy.

Wydajność napięciowa generatora Nortona wynosi:

0x01 graphic

a jego rezystancja wewnętrzna wynosi:

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Wyklad11tt16 19, aaa, studia 22.10.2014, Materiały od Piotra cukrownika, materialy Kamil, Szkoła, El
wyklad11tt16-19, aaa, studia 22.10.2014, Materiały od Piotra cukrownika, materialy Kamil, Szkoła, El
wyklad06tt05-07, aaa, studia 22.10.2014, Materiały od Piotra cukrownika, materialy Kamil, Szkoła, El
wyklad12tt20, aaa, studia 22.10.2014, Materiały od Piotra cukrownika, materialy Kamil, Szkoła, Elekt
wyklad07tt08, aaa, studia 22.10.2014, Materiały od Piotra cukrownika, materialy Kamil, Szkoła, Elekt
wyklad15tt24, aaa, studia 22.10.2014, Materiały od Piotra cukrownika, materialy Kamil, Szkoła, Elekt
wyklad03tt02, aaa, studia 22.10.2014, Materiały od Piotra cukrownika, materialy Kamil, Szkoła, Elekt
wyklad13tt21-22, aaa, studia 22.10.2014, Materiały od Piotra cukrownika, materialy Kamil, Szkoła, El
wyklad10tt15i17, aaa, studia 22.10.2014, Materiały od Piotra cukrownika, materialy Kamil, Szkoła, El
wyklad04tt03, aaa, studia 22.10.2014, Materiały od Piotra cukrownika, materialy Kamil, Szkoła, Elekt
Wyklad05tt04, aaa, studia 22.10.2014, Materiały od Piotra cukrownika, materialy Kamil, Szkoła, Elekt
wyklad01tt00, aaa, studia 22.10.2014, Materiały od Piotra cukrownika, materialy Kamil, Szkoła, Elekt
Wyklad14tt23, aaa, studia 22.10.2014, Materiały od Piotra cukrownika, materialy Kamil, Szkoła, Elekt
Program zajęć ED, aaa, studia 22.10.2014, Materiały od Piotra cukrownika, materialy Kamil, Szkoła, L
EDi4 2-lista 2004, aaa, studia 22.10.2014, Materiały od Piotra cukrownika, materialy Kamil, Szkoła,
Wskaznik do rutki, aaa, studia 22.10.2014, Materiały od Piotra cukrownika, materialy Kamil, płytkas
Zestawy Miernictwo2, aaa, studia 22.10.2014, Materiały od Piotra cukrownika, materialy Kamil, płytka
2 regulacja napiecia modelu transformator zaczepy, aaa, studia 22.10.2014, Materiały od Piotra cukro

więcej podobnych podstron