Transcript Ea6-FE-FK

Elektronika 2 / 6. előadás
• Számpélda a földelt emitteres erősítőre
• RBB’≈0; B=100; g22=10S;
• Munkapont: IC≈IE = 3,1 mA; UCE=4,5V
Ut+ = 10V
RC
2k
CC2 = 10
CC1 =10 
Rg = 1 k
ube
uki
RB
4,7k
RE=3 k
RE=10 k
CE=100≈
ug
Ut-=-10V
1
Elektronika 2 / 6. előadás
•
•
•
•
•
•
•
•
Számított tranzisztor-paraméterek
rE = UT/IE = 26/3,1 = 8,4 ohm
h11= rBB’+(1+)rE  (1+100)8,4 = 847 ohm
g21 = h21/h11 = /h11 = 100/0.847 = 118 mS
Erősítőjellemzők
Au=-g21Rp=-118(2x10x100)=-193,4 (-196,6)
Rbe = RB x (h11) = 4,7 x 0.847 = 0,72 k
Rki ≈ RC x (1/g22) = 2 x 100 k = 1,96 k (2k)
2
Elektronika 2 / 6. előadás
• A maximális kimeneti amplitúdó
IC, mA
AC munkaegyenes, RAC = RC x RL = 5/3 k
munkapont
4
2
DC munkaegyenes, RDC = RC + RE = 5 k
10
UCE max ≈ 4,5 V
20UCE, V
20= Ut+-Ut3
Elektronika 2 / 6. előadás
• FE fokozat emitter-köri visszacsatolással
• Egyenértékű (redukált) tranzisztor
C
iC
C
iB
iC
iB
B
B
E
uB
RE
uB*
E*
iE
uB*
iE
E*
• A g21* és g11* paraméterét kiszámítása
4
Elektronika 2 / 6. előadás
•
•
•
•
•
•
A számpélda folytatása
Az új tranzisztor-paraméterek
g21*=g21/(1+g21 RE)=118/(1+118·3)=0,33mS
1/g11*=(1/g11)(1+g21RE)=0,847(1+118·3)=300 k
Au*=-g21Rp/(1+g21RE) = -197/(1+118·3)=-0,555
Megjegyzés: ha g21RE >>1: Au ≈ -Rp/RE
• Rbe*=RBx(1/g11*)=4.7 x 300≈4,7k
• Rki*≈RC=2 k
5
Elektronika 2 / 6. előadás
• Földelt kollektoros erősítő (FK)
Ut+
Rg
CC1
CC2
ug
ube
RB
RE
uki
Rt
Ut-
• Csatolókondenzátorok
• Várható erősítés
6
Elektronika 2 / 6. előadás
• A redukált tranzisztor paraméterei (g22 = 0)
• A kimeneti feszültség és belőle a
feszültségerősítés számítása („E-követő”)
• A bemeneti ellenállás
• A kimeneti ellenállás
• „Puffer-erősítő”
• A 7. héten: kevés új anyag + 1. ZH
7
Elektronika 2 / 6. előadás
•
Ibe
ZH minta (2012-ből)
1.) Vezesse le az ábrán
(balra) látható áramtükör
Iki = I
relatív hibáját az ideális
egységnyi áramátviteli
tényezőhöz képest, feltéve,
hogy a tranzisztorok
egyformák (áramerősítési
tényezőjük: B).
C
2IB
IC
IB IB
8
Elektronika 2 / 6. előadás
•
•
•
•
Megoldás
Iki = Ibe – 2IB =…= Ibe (1 -2/[2+B] )
A relatív hiba = -2/[2+B] (kb. -2%)
2.) Adjon választ a visszacsatolt erősítőkre
vonatkozó következő kérdésekre.
• A. Mi a hatása a soros feszültségvisszacsatolásnak a feszültségerősítésre, az
áramerősítésre, a bemeneti és a kimeneti
ellenállásra (válaszoljon összefüggések
matematikai megadásával, vagy minőségileg
helyes megállapításokkal, pl. nem változik, nő,
csökken stb.)? (7 pont)
9
Elektronika 2 / 6. előadás
•
•
•
•
•
•
Megoldás:
Au*= Au /(1+H)
(csökken)
Ai*= Ai (változatlan)
Rbe* = (1 + H)Rbe (nő)
Rki* = Rki/(1 +abeHü) (csökken)
B. Mit nevezünk nyílthurkú erősítésnek,
zárthurkú erősítésnek és
hurokerősítésnek. (Rajzoljon tömbvázlatot
a visszacsatolásról, és azzal szemléltesse
válaszát) (7)
10
Elektronika 2 / 6. előadás
•
•
•
•
Megoldás
Nyílt hurkú erősítés:
Zárt hurkú erősítés:
Hurokerősítés:
A = Jk/J1
A* = Jk/Jb
H = Aß
J1
Jb
+
Jk
A
-
Jf=ßJk
ß
11
Elektronika 2 / 6. előadás
• C. Rajzolja fel egy olyan hurokerősítés
Nyquist diagramját, amelynek 45-os
fázistartaléka van. (6)
Im[H]
Re[H]
-1
φ=45˚
12
Elektronika 2 / 6. előadás
US = 10 V
•
3.) Határozza meg az
R = 10 k
R = 70 k
adott kapcsolásban a
tranzisztor
munkaponti
I
U
adatait (IC, UCE), ha a
I
bázisáram
I1
R = 20 k
R = 1,4 k
elhanyagolható.
•
Megoldás:
1.UC = US – (IC + I1)RC = I1(R1 + R2)
2. IC = IE = (I1R1 – 0,6)/RE
Megoldva: IC = 0,412 mA; UCE = 4,74 V
C
2
C
CE
B
1
E
13
Elektronika 2 / 6. előadás
Ut+
RC
CC2
CC1
Rg
ube
uki
RB
RE
ug
CE
Ut-
• 4.) Adott egy földelt
emitteres erősítőfokozat
kapcsolása. Rajzolja fel a
váltakozófeszültségű
helyettesítő képét és
ennek alapján írja fel a
feszültségerősítés, a
Rt
bemeneti és a kimeneti
ellenállás kiszámítására
szolgáló összefüggéseket
14
Elektronika 2 / 6. előadás
• Megoldás
• A váltakozófeszültségű helyettesítő kép:
Rg
ibe
ug ube
B
RB
C
uB
g11
E
g21uB
iki
g22
RC
uki
Rt
Rp = RC x Rt x (1/g22)
• Au = – g15uBRp/uB = – g21Rp
• Rbe = RB x (1/g11)
• Rki = RC x (1/g22)
15
Elektronika 2 / 6. előadás
• 5.) Adott egy visszacsatolt erősítő
hurokerősítésének amplitúdó-menete
három törésponttal (használja e
feladatlapon megadott ábrát a b), c), d) és
f) kérdés megválaszolásához).
• a.) Írja fel a hurokerősítés analitikus
kifejezését. (3 pont)
• b.) Rajzolja meg minőségileg helyesen a
fázismenetet, és mutassa meg, hogy az
erősítő instabil. (3)
16
Elektronika 2 / 6. előadás
• c.) Hajtson végre frekvencia-kompenzációt
45º-os fázistartalékra az 1 töréspont
pólussemlegesítéses balra tolásával: írja
fel a kompenzáló tag átvitelének analitikus
kifejezését, rajzolja fel Bode-diagramját és
határozza meg törésponti frekvenciák
helyét. (5)
• d.) Rajzolja fel a kompenzált hurokerősítés
eredő Bode-diagramját (amplitúdó- és
fázismenetét). (3)
17
Elektronika 2 / 6. előadás
• e.) Hogyan valósítható meg a kompenzáló
áramkör (csak a kapcsolási rajz)? (3)
• f.) Hol van a kompenzált visszacsatolt
erősítő felső határfrekvenciája? (3)
• Megoldás
• a.) táblán
• b.) Az amplitúdó-menet 0 dB-es pontjánál
(3-nál) a fázistolás –180º alatt van
(„negatív fázistartalék”), ezért instabil az
erősítő (lásd ábra)
18
Elektronika 2 / 6. előadás
• c.)
H, dB
H0
-20 dB/D
-40 dB/D
0
-60 dB/D
0
1*
H
1
2
3
(log) 
0º
–90º
–180º
–270º
19
Elektronika 2 / 6. előadás
• c.) A balra tolt 1 töréspontot 1* jelöli: 1* =
2/H0 . A kompenzáló tag átvitele: táblán.
• d.) A kompenzált hurokerősítés amplitúdó- és
fázismenetét az ábrán - . - . - vonal jelöli.
R
R
• e.)
1
c
R2
Cc
• f.) A visszacsatolt erősítő felső határfrekvenciája
ott van, ahol a kompenzált hurokerősítés
amplitúdó-menete metszi a 0 dB tengelyt,
vagyis: hf = 2.
20