Számpélda a földelt emitteres erősítőre RBB’≈0; B=100; g22=10S;

Az előadások a következő témára: "Számpélda a földelt emitteres erősítőre RBB’≈0; B=100; g22=10S;"— Előadás másolata:

1 Számpélda a földelt emitteres erősítőre RBB’≈0; B=100; g22=10S;
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 2 k CC2 = 10 CC1 =10  Rg = 1 k RB 4,7k ube ug RE=3 k CE=100≈ Ut-=-10V uki RE=10 k

2 Számított tranzisztor-paraméterek rE = UT/IE = 26/3,1 = 8,4 ohm
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 = 0,72 k Rki ≈ RC x (1/g22) = 2 x 100 k = 1,96 k (2k)

3 A maximális kimeneti amplitúdó
Elektronika 2 / 6. előadás A maximális kimeneti amplitúdó AC munkaegyenes, RAC = RC x RL = 5/3 k IC, mA 4 2 munkapont DC munkaegyenes, RDC = RC + RE = 5 k 10 20 UCE, V UCE max ≈ 4,5 V = Ut+-Ut-

4 FE fokozat emitter-köri visszacsatolással
Elektronika 2 / 6. előadás FE fokozat emitter-köri visszacsatolással Egyenértékű (redukált) tranzisztor A g21* és g11* paraméterét kiszámítása C iC iB B uB uB* RE iE E* E

5 A számpélda folytatása Az új tranzisztor-paraméterek
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

6 Földelt kollektoros erősítő (FK)
Elektronika 2 / 6. előadás Földelt kollektoros erősítő (FK) Csatolókondenzátorok Várható erősítés Rt RE RB Rg CC1 ug ube uki CC2 Ut+ Ut-

7 A redukált tranzisztor paraméterei (g22 = 0)
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

8 Elektronika 2 / 6. előadás ZH minta (2012-ből) 1.) Vezesse le az ábrán (balra) látható áramtükör relatív hibáját az ideális egységnyi áramátviteli tényezőhöz képest, feltéve, hogy a tranzisztorok egyformák (áramerősítési tényezőjük: B). Ibe Iki = IC 2IB IC IB IB

9 Iki = Ibe – 2IB =…= Ibe (1 -2/[2+B] )
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 feszültség-visszacsatolásnak 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)

10 Au*= Au /(1+H) (csökken) Ai*= Ai (változatlan) Rbe* = (1 + H)Rbe (nő)
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)

11 Nyílt hurkú erősítés: A = Jk/J1 Zárt hurkú erősítés: A* = Jk/Jb
Elektronika 2 / 6. előadás Megoldás Nyílt hurkú erősítés: A = Jk/J1 Zárt hurkú erősítés: A* = Jk/Jb Hurokerősítés: H = Aß Jk A ß Jf=ßJk Jb J1 + -

12 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˚

13 1.UC = US – (IC + I1)RC = I1(R1 + R2) 2. IC = IE = (I1R1 – 0,6)/RE
Elektronika 2 / 6. előadás US = 10 V RC = 10 k R2 = 70 k I1 IB RE = 1,4 k R1= 20 k IC UCE 3.) Határozza meg az adott kapcsolásban a tranzisztor munkaponti adatait (IC, UCE), ha a bázisáram 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

14 Elektronika 2 / 6. előadás 4.) Adott egy földelt emitteres erősítőfokozat kapcsolása. Rajzolja fel a váltakozófeszültségű helyettesítő képét és ennek alapján írja fel a feszültségerősítés, a bemeneti és a kimeneti ellenállás kiszámítására szolgáló összefüggéseket Ut+ RC CC1 CC2 Rg ube ug RB RE Ut- CE uki Rt

15 A váltakozófeszültségű helyettesítő kép:
Elektronika 2 / 6. előadás Megoldás A váltakozófeszültségű helyettesítő kép: Au = – g15uBRp/uB = – g21Rp Rbe = RB x (1/g11) Rki = RC x (1/g22) Rg ibe B C iki ug ube RB uB g g21uB g RC uki Rt Rp = RC x Rt x (1/g22) E

16 a.) Írja fel a hurokerősítés analitikus kifejezését. (3 pont)
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)

17 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)

18 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)

19 c.) Elektronika 2 / 6. előadás -20 dB/D H, dB H0 -40 dB/D -60 dB/D
-20 dB/D -40 dB/D (log)  1*   3 H 0º –90º –180º –270º -60 dB/D

20 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. e.) f.) A visszacsatolt erősítő felső határfrekvenciája ott van, ahol a kompenzált hurokerősítés amplitúdó-menete metszi a 0 dB tengelyt, vagyis: hf = 2. R1 Rc Cc R2