erŐsÍtŐk - nyíregyházi főiskolazeus.nyf.hu/~elat/erositok.pdf · 4. az erősítés fázisa:...
TRANSCRIPT
-
ERŐSÍTŐK
- villamos jelek érősítését végzik
- aktív négypólusok
- alapját bipoláris vagy térvezérlésű tranzisztorok vagy műveleti erősítők képezik
- osztályozás: hullámforma szerint: - egyenfeszültségű,
- váltakozó feszültségű: - szélessávú
- hangolt
- legfontosabb jellemzői:
1. feszültségerősítés: 1
2u
U
UA = ; abszolút érték
U2 > U1; Au > 1; - erősítő (aplifikátor)
U2 = U1; Au = 1; - ismétlő (repeater)
U2 < U1; Au < 1; - csillapító (atenuátor)
- probléma: nincs mértékegysége; amikor nincs erősítés nulla kellene legyen nem 1.
- megoldás: mértékegység bevezetése: decibel [dB] 1
2]dB[u
U
Ulg20A =
2. áramerősítés: 1
2i
I
IA = ; decibelben:
1
2]dB[i
I
Ilg20A =
3. teljesítményerősítés: iu1
2
1
2
1
2P AA
I
I
U
U
P
PA === , decibelben:
1
2]dB[P
P
Plg10A =
4. az erősítés fázisa: φ; a kimeneti jel fázisviszony a bemeneti jelhez képest
- páratlan fokozatú erősítőnél a legtöbb esetben: φ = 180°
5. bemeneti, kimeneti ellenállás (impedancia):
6. sávszélesség (szélessávú erősítőknél):
2
2ki
1
1be
I
Ur
I
Ur
=
=
- bemeneti ellenállás
- kimeneti ellenállás
B = ff - fa
- fa: - alsó határfrekvencia
- ff: - felső határfrekvencia
- ahol az erősítés -3dB-el
csökken. (0,707)
- fk = 1kHz frekvencián
-
Bipoláris tranzisztoros erősítőfokozat
- váltakozó áramú (dinamikus) üzemmódban a tranzisztor egyszerűsített hibrid modellét
használjuk, hogy meghatározhassuk az erősítő jellemzőit (A, rbe, rki, stb).
- behelyettesítve az erősítőbe:
- felírhatóak a következő jellemző értékek:
C
e22ki
C
e22
ki
ki
kiki
e112B1B
be
e112B1Bbe
be
bebe
e11
tC
e22
e21
e11B
tC
e22
Be21
e11B
tC
e22
ki
be
kiu
Rh
1
i
)Rh
1(i
i
ur
hRRi
)hRR(i
i
ur
h
)RRh
1(h
hi
)RRh
1(ih
hi
)RRh
1(i
u
uA
×=
×
==
××=××
==
××
−=
××−
=⋅
××−
==
- C1, C2 – csatoló kondenzátorok;
megakadályozzák, hogy a munkapont
megváltozzon, ha a bemenetre
jelgenerátort kapcsolunk, illetve ha a
kimentre terhelést teszünk.
- CE – emitterhidegítő kondenzátor;
dinamikus üzemmódban az emittert a
testhez kapcsolja.
- RB1, RB2, RE – munkapont beállító
ellenállások (bázisosztó)
- RC; kollektor ellenállás (kollektoráram-
határoló)
- h11e: - a tranzisztor bementi ellenállása,
- h21e: - a tranzisztor áramerősítési
tényezője (β),
- h22e: - a tranzisztor kimenti
admitanciája.
SZABÁLY: - minden, ami állandó
(pl. táplálási fesz.) a
testhez kapcsolódik,
- minden kondenzátor
rövidzárat jelent.
-
FET tranzisztoros erősítő
- váltakozó áramú (dinamikus) üzemmódban a FET tranzisztor egyszerűsített
admitancia modellét használjuk, hogy meghatározhassuk az erősítő jellemzőit (A, rbe,
rki, stb).
- felírhatóak a következő jellemző értékek:
D
S22ki
D
S22
ki
ki
kiki
G
be
bebe
tD
S22
S21
be
tD
S22
beS21
be
tD
S22
ki
be
kiu
RY
1
i
)RY
1(i
i
ur
Ri
ur
)RRY
1(Y
u
)RRY
1(uY
u
)RRY
1(i
u
uA
×=
×
==
==
××−=
××−
=
××−
==
Többfokozatú érősítők
- jellemző értékek: - feszültségerősítés
n21
1
n1n1n
1
nn
1
1nu A...AA......
U
AAU
U
AU
U
UA ⋅⋅⋅===== −−+
A1 U1 U2
I1 I2
A2 U2 U3
I2 I3
An Un Un+
In In+1
- Cbe, Cki – csatoló kondenzátorok;
megakadályozzák, hogy a munkapont
megváltozzon, ha a bemenetre
jelgenerátort kapcsolunk, illetve ha a
kimentre terhelést teszünk.
- CS – sourcehidegítő kondenzátor;
dinamikus üzemmódban a sourcet a
testhez kapcsolja.
- RG, RS – munkapont beállító ellenállások
- RD; - drain ellenállás (drainráram-
határoló)
- Y21S: - a FET meredeksége (s),
- Y22S: - a FET kimenti admitanciája.
(A szabály azonos az előbbivel.)
-
- az abszolút erősítések összeszorzódnak
- decibelben: Au[dB] = A1u[dB] + A2u[dB] + + Anu[dB]
- az erősítések összeadódnak.
- bementi, kimeneti ellenállás:
1n
1nki
1
1be
I
Ur
I
Ur
+
+=
=
Visszacsatolt erősítők
2
v
1
2uv
be
2u
U
U
U
UA
U
UA
=
=
=
β
- az erősítés kiszámítása:
u
u
be
2be
beu
2be
beu
vbe
beu
1
2uv
A1
A
)U
U1(U
UA
UU
UA
UU
UA
U
UA
⋅−=
⋅−
⋅=
⋅−
⋅=
−
⋅==
βββ
- β Au – nyílthurkú erősítés
- β > 0; → Auv > Au ; - pozitív visszacsatolás (erősítőnél nem használható)
- β < 0; → Auv < Au ; - negatív visszacsatolás
- ha β Au >> 1 → β
1Auv −=
- hátrány: - csökken az erősítés
- előnyök: - stabillá válik az erősítő (nem gerjed)
- az erősítés függetlenné válik az aktív elem (elemek) jellemzőitől. (csak β-tól függ)
….- növelhető a bemeneti ellenállás
- csökkenthető a kimeneti ellenállás
- nő a sávszélesség
Feladat: Au = 100dB; β = -10dB. Auv = ?; Auv[dB] = ?
Visszacsatolás nélküli
erősítő
Au
Visszacsatoló
négypólus
β
I1
U1 Ube
Uv
I2
U2
- visszacsatolás nélküli erősítés (nyílt hurkú erősítés)
- érősítés visszacsatolással
- visszacsatolási tényező (β ≤ 1)