Wykład 2 Projektowanie cyfrowych układów elektronicznych

Transkrypt

1 Wykład 2 Projektowanie cyfrowych układów elektronicznych Mgr inż. Łukasz Kirchner Lukasz.kirchner@cs.put.poznan.pl

2 Sztuka Elektroniki - P. Horowitz, W.Hill kłady półprzewodnikowe.tietze, Ch. Schenk Projektowanie układów analogowych obat A.ease Filtry analogowe i cyfrowe - Jacek Izydorczyk, Jacek Konopacki PAN Wzmacniacze Audio poradnik kontruktora Jerzy Gołaszewski - BTC

3 Wzmacniacz jest układem elektronicznym, którego zadaniem jest wytworzenie na wyjściu napięcia większego i proporcjonalnego do napięcia na wejściu. Wzmacniacz o wzmocnieniu <1 jest tłumikiem Wzmacniacz o wzmocnieniu 1 jest wtórnikiem Wzmacniacze dzieli się wg. Kilku kryteriów: Typ sygnału na wejściu: Wzmacniacz napięcia Wzmacniacz prądu Wzmacniacz mocy odzaj sygnału na wejściu: Wzmacniacze stałoprądowe Wzmacniacze pasmowe (selektywne, szerokopasmowe)

4 Współczynnik wzmocnienia napięciowego Współczynnik wzmocnienia prądowego ezystancja (impedancja) wejściowa ezystancja (impedancja) wyjściowa Pasmo przenoszenia SN stosunek sygnału do szumu Pwyj η Pzas Sprawność 100%

5 Klasa A Klasa B Klasa AB Klasa C Klasa D Klasa E/F Klasa G/H Klasa T Klasa Z

6 prąd płynie przez element aktywny (tranzystor) przez cały okres sygnału (360, 2π) w obszarze pracy liniowej. Mała sprawność (teoretyczna granica 25%) prostota budowy Wykorzystywana w układach małosygnałowych Wzmacniacze słuchawkowe

7 prąd płynie przez połowę okresu (180, π) w elemencie aktywnym (tranzystor) w obszarze pracy liniowej. Sprawność max 78.5% Zniekształcenia skrośne

8 Połączenie klasy A i B praca pomiędzy połową okresu a pełnym ( , π - 2π) Sprawność gorsza niż w B ale lepsza niż A (25% %) Mniejsze zniekształcenia sygnału

9 Przewodzi przez mniej niż połowę okresu Duże zniekształcenia Sprawność nawet do 90%

10 Na wyjściu występuje sygnał PWM (Pulse Width Modulation), który potem jest filtrowany, w celu uzyskania właściwego sygnału audio Obecnie sprawność >90%

11 Klasa E/F wzmacniacze prądu Klasa G/H dostosowywanie napięcia zasilania w zależności o poziomu sygnału Klasa T lepszona wersja klasy D (firmy TriPath)

12 Wejścia: Odwracające (-) Nieodwracające () Wyjście Zasilanie Parametry (ważniejsze): óżnicowe wzmocnienie napięciowe Częstotliwość graniczna i pasmo ezystancje wejściowe i wyjściowe Prądy i napięcia wyjściowe (max) Prąd polaryzacji wejść, zakres zmian nap. Wej. Wejściowe napięcie niezrównoważenia, wzmocnienie sygnału współbieżnego, współczynnik tłumienia sygnału współbieżnego (CM) A u o ( ) o d

13 Nieskończenie duże różnicowe wzmocnienie napięciowe Au Zerowe wejściowe napięcie niezrównoważenia Nieskończenie duża impedancja wejściowa Zerowa impedancja wyjściowa Nieskończenie szerokie pasmo przenoszenia Nieskończenie duży zakres dynamiczny

14 o Au ( ) Au o o zas zas < >

15 ) 1 3 2( ) 3 1 2*( ) ( o o zas o zas o Au Au o ref ref > <

16 k u o 2 1 k u i 2 i 1

17 k u o k u i (1 2 ) i 1

18 Mocy G P 10log( P wy ) we db P 2 Napięcia G 2 10log( 2 wy we ) 20 log( wy we ) db

19 Dla mocy Dla napięcia 2W 10 log( ) 3dB 1W 10mW 10 log( ) 10dB 1mW 1000mW 10 log( ) 30dB 1mW 2V 20 log( ) 6dB 1V 10mV 20 log( ) 20dB 1mV 1000mV 20 log( ) 60dB 1mV

20 3dB spadek sygnału 3dB 3dB 3dB 3dB 2 W W 0,5 V 1,41 V W W 0,707 V V

21 Zadaniem filtrów jest przenoszenie lub blokowanie sygnałów o określonej częstotliwości Podziały filtrów ze względu na przeznaczenie: dolnoprzepustowe, górnoprzepustowe, pasmowoprzepustowe, pasmowozaporowe Podział ze względu na konstrukcję: Pasywne - wyłącznie elementy LC, Aktywne oprócz elementów LC zawierają także elementy dostarczające energię Dobroć filtru: stosunek częstotliwości (środkowej) do pasma

22 Filtr C dolnoprzepustowy Częstotliwość graniczna: 1 f 2πC Stała czasowa filtru: Filtr C górnoprzepustowy Częstotliwość graniczna: 1 f 2πC Stała czasowa filtru: C τ C τ

23 Dolnoprzepustowy f 1 2π C 2 Górnoprzepustowy f 1 2π C 1