Podstawowe konfiguracje wzmacniaczy tranzystorowych

Transkrypt

1 Podstawo koniacje wzmacniaczy tanzystoowych Wocław 05 Klasyikacja wzmacniaczy Ze wzlęd na zastosowany element steowany: -- lampo -- tanzystoo

2 Klasyikacja wzmacniaczy Ze wzlęd na zakes częstotliwości wzmacnianych synałów: -- pąd stałeo, -- małej częstotliwości (m.cz.), -- wielkiej częstotliwości (w.cz.). wzmocnienie stałopądo m. cz. w. cz. Hz 0Hz 00Hz khz 0kHz 00kHz MHz 0MHz 00MHz GHz 0GHz -- selektywne ( óna / dolna ), -- szeokopasmo ( óna / dolna >> ). Klasyikacja wzmacniaczy Ze wzlęd na odzaj spzężenia między wzmacniaczem a obciążeniem lb kolejnym stopniem wzmacniacza: -- o spzężeni pojemnościowym (), -- o spzężeni tansomatoowym, -- o spzężeni zpośednim (alwanicznym). wzmacniane synały zmienne (napięcie stałe nie pzedostaje się na następny stopień), np. wzmacniacze akstyczne wzmacniane synały zmienne i stałe zastosowanie wzmacniaczach pąd stałeo

3 Klasyikacja wzmacniaczy Ze wzlęd na położeni p.p. na ch-yce tanzystoa oaz amplitdy synał jścioo (podział łównie wzmacniaczy mocy): -- klasa A (p.p. na linioj części ch-yki a amplitda synał j. na tyle mała, że pzez cały okes synały j. tanzysto pzewodzi pąd stan aktywny), -- klasa (p.p. tak dobany, że tanzysto pzewodzi pąd tylko pzez połowę okes pzez dą połowę jest zatkany), -- klasa A (tanzysto pzewodzi pzez większość część okes synał j.), -- klasa (tanzysto pzewodzi pzez mniejszą część okes synał j.). Wzmacniacze tanzystoo Tanzysto w kładzie wzmacniacza: -źódło synał i obciążenie dołączone do tanzystoa pzez obwody spzęające, - synał wyjściowy powinien być niezniekształcony, - stalony p.p. dostosowany do amplitdy wzmacnianeo synał, - moc wyjściowa większa niż synał stejąceo. 3

4 Podstawo koniacje wzmacniaczy + + W + W W WK W W G G G D + D + D WG + D D WS W WD W W G S S G S G S G haakteystyka amplitdowa wzmacniacza k [d] małe zakes częstotliowsci śednie dże k 0 3d d [lo] 4

5 haakteystyka amplitdowa wzmacniacza Wzmacniacze stosje się do wzmacniania synałów o szeokim widmie częstotliwości, np. synały akstyczne (stosnek częstotliwości ónej do dolnej wynosi 000). Pzy tak szeokim zakesie inne zjawiska wpływają na pzebie chaakteystyki pzy małych a inne pzy dżych częstotliwościach. Konieczne jest zatem badanie właściwości wzmacniacza oddzielnie w óżnych zakesach częstotliwości. haakteystyka amplitdowa wzmacniacza k zakes częstotliowsci [d] małe śednie dże k 0 3d Wpływ na kształt chaakteystyki wzmacniacza mają: d [lo] pzy małych spadek k na sktek wzost eaktancji kondensatoów w kładzie wzmacniacza, pzy dżych spadek k na sktek spadk wzmocnienia sameo tanzystoa (wpływ pojemności międzyelektodowych) oaz wpływ pojemności pasożytniczych wzmacniacza, pzy śednich k const, elementy eaktancyjne nie mają wpływ na watość wzmocnienia a schemat wzmacniacza opisywany jest jedynie paametami zeczywistymi. 5

6 Decylo wzmocnienie mocy (decil po ain) Decylo wzmocnienie mocy (decil po ain) 6

7 Decylo wzmocnienie mocy (decil po ain) Decylo wzmocnienie napięcio (decil voltae ain) 7

8 Decylo wzmocnienie napięcio (decil voltae ain) Wzmocnienie wzmacniacza (W/W V/V) 8

9 Zakes śednich częstotliwości k [d] małe zakes częstotliowsci śednie dże k 0 3d d [lo] Zakes śednich częstotliwości Paamety obocze wzmacniacza Koniacja W schemat zastępczy + W M O D L W G W W m ce G G 9

10 G i Zakes śednich częstotliwości Paamety obocze wzmacniacza Koniacja W ezystancja j. i wyj. W i b i c m ce ce i wy wy i l IQ m ϕ T m β IQ ce U + U Y Q T T ib wyt ce wy ic ce wy i 4 43 >> wy wy ce iwy ce >> G i Zakes śednich częstotliwości Paamety obocze wzmacniacza Koniacja W skteczne wzmocnienie napięcio W i b i c m ce ce i wy wy i l IQ m ϕ T m β IQ ce U + U Y Q k k k sk i wy wy c sk γ e ic 443 { { ( ) obc m { e ce γ + γ - napięciowy współczynnik wykozystania obwod jścioo wzmacniacza 0

11 I G i Zakes śednich częstotliwości Paamety obocze wzmacniacza Koniacja W skteczne wzmocnienie pądo i W i b k isk i c m βi b ce ce i wy wy i l IQ m ϕ T m β IQ ce U + U Y Q k isk il i il ic ib i wy ( β ) ic ib i i wy { ki γ i ki k γ i γ i - pądowy współczynnik wykozystania obwod jścioo wzmacniacza Zakes śednich częstotliwości Paamety obocze wzmacniacza Koniacja W ze SZ pądowym Wsktek nieliniowości ch-yki pzejścioj tanzystoa pojawiają się zniekształcenia synał wyjścioo. Miaą tych zniekształceń jest współczynnik zawatości hamonicznych watosc _ skteczna _ hamonicznych h 00% watosc _ skteczna _ caleo _ synal n U n 00% U Wpowadzenie do kład spzężenia zwotneo jemneo (część synał wyjścioo pzeciwdziała synałowi jściom), powodje znaczne zmniejszenie wpływ nieliniowości ch-yki i popawę wanków działania wzmacniacza.

12 Zakes śednich częstotliwości Paamety obocze wzmacniacza Koniacja W ze SZ pądowym Spzężenie zwotne jemne - odzaje N- N-S I Iin I Z Iin I I Y Uin k U U Zobc U U Uin k U U Zobc I β Z β Z Z P- P-S I Iin I Z Iin I I Y Uin k U U U Uin k U I Zobc I Zobc β Z Z β Z Zakes śednich częstotliwości Paamety obocze wzmacniacza Koniacja W ze SZ pądowym Spzężenie zwotne jemne - właściwości spzężenie paamet N S P S N P k sk, k isk, k psk k k i Z Z wy

13 Zakes śednich częstotliwości Paamety obocze wzmacniacza Koniacja W ze SZ pądowym schemat zastępczy + W M O D L W m ce G G II twiedzenie Millea I I I I 3 3 U U I +I U 3 U 3 x U 3 U U3 U ( I I ) x ( I I ) x U U3 + + U U U + U3 I U + U 3 I I + x + I ( k i ) x I + x x I + k i 3

14 Zakes śednich częstotliwości Paamety obocze wzmacniacza Koniacja W ze SZ pądowym schemat zastępczy + W M O D L W m ce G G I I b I I c I c ( + β ) I + b I b + I + c β W G ( β + ) m ce G i Zakes śednich częstotliwości Paamety obocze wzmacniacza Koniacja W ze SZ pądowym ezystancja j. i wyj. W i b b e ( β +) i c m ce ce i wy wy i l IQ m ϕ T m β IQ ce U + U Y Q T b ' e + β + i b T ( ) wyt ce wyt ic ce wy i 4 43 T wy wy ce i wy >> ce 4

15 G Zakes śednich częstotliwości Paamety obocze wzmacniacza Koniacja W ze SZ pądowym skteczne wzmocnienie napięcio i W i b b e ( β +) i c m ce ce i wy wy i l IQ m ϕ T m β IQ ce U + U Y Q k sk k i wy wy c { { ( ) sk obc m γ ( ) { e ic e + β L wy k γ + m + m I G i Zakes śednich częstotliwości Paamety obocze wzmacniacza Koniacja W ze SZ pądowym skteczne wzmocnienie pądo i W i b b e ( β +) k isk i c m βi b ce ce i wy wy i l IQ m ϕ T m β IQ ce U + U Y Q k isk il i il ic ib i wy ( β ) ic ib i i wy + + [ + ( β + ) ] { ki γ i ki k γ i 5

16 Zakes śednich częstotliwości Paamety obocze wzmacniacza Koniacja WK schemat zastępczy + W M O D L W G G W m ce G Zakes śednich częstotliwości Paamety obocze wzmacniacza Koniacja W schemat zastępczy + M O D L W W G eb αi e G α współczynnik wzmocnienia pądoo tanzystoa w koniacji O I α I β β + 6

17 Zakes śednich częstotliwości Paamety obocze wzmacniacza Poównanie koniacji wzmacniaczy z tanzystoem bipolanym Paamet KONFIGUAJA W WK W Wzmocnienie napięcio m obc m obc k (dże) (dże) β ( β +) Max wzmocnienie pądo ( 0) k i (dże) (dże) ezystancja jściowa β obc eb (śednie) (dże zależy od ) (małe) G ezystancja wyjściowa + m β wy (dże) (małe zależy od ) (dże) m Zakes śednich częstotliwości Paamety obocze wzmacniacza Poównanie koniacji wzmacniaczy z tanzystoem nipolanym Paamet KONFIGUAJA WS WD WG Wzmocnienie napięcio k - m obc < m obc ezystancja jściowa G G ezystancja wyjściowa wy D ds + S m S G S + m D 7

18 Zakes dżych częstotliwości Góna częstotliwość aniczna k U [d] małe zakes częstotliowsci śednie dże k U 0 3d d [lo] Zakes dżych częstotliwości Góna częstotliwość aniczna Koniacja W i W i b X c bc Y i c i i l I ce G c m ce W kładzie występje spzężenie jścia z wyjściem (popzez bc ), aby łatwiej analizować, paszczamy schemat twoząc schemat nilatealny. Pzy twozeni schemat nilatealneo kozystamy z I twiedzenia Millea: Zjawisko zwielokotniania pojemności (oólnie amditancji) między jściem i wyjściem wzmacniacza, w stosnk zależnym od k 8

19 I twiedzenie Millea I Z I 3 I 3 I U U Z Z U U U U Z I U U Z I U I Z U I Z Z Z U U Z k Z Z U U Z k Zakes dżych częstotliwości Góna częstotliwość aniczna Koniacja W i W i b X c bc Y i c i i l I ce G c m ce bc zastępjemy pojemnościami X i Y ównolele włączonymi do i ce. X i Y takie by admitancja widziana z zacisków X- i Y- była taka sama dla ob schematów i W i b X Y i c i i l ce G c X m Y ce jω X I jω cbc U ( k ) I j ωy jω cbc j cbc << U k ω obc 9

20 Zakes dżych częstotliwości Góna częstotliwość aniczna Koniacja W k sk ( jω) k jω c jω c + G jω c k G + G + dzie: c c + c + c X bc ( k ) Góna częstotliwość aniczna wyznaczamy popzez wyliczenie biena nkcji k (jω). dzie: ω π ω c G + G + 0 π c G Zakes dżych częstotliwości Góna częstotliwość aniczna Koniacja W Watość ónej częstotliwości anicznej można oaniczać popzez dodanie do kład dodatkoo kondensatoa d pomiędzy a. Wówczas zastępcza pojemność jściowa kład: + W d c ( c + )( k ) c + bc d G 0

21 Zakes dżych częstotliwości Góna częstotliwość aniczna Koniacja W ze SZ i W ( ) i b β + X Y i c i i l b e ce G c X m Y ce c c + cbc + ( β + ) ( k ) π c G Zakes dżych częstotliwości Góna częstotliwość aniczna Koniacja WK c i W i b i e i i l bc ec G c bc m ce π G cbc + m c ce L

22 Zakes dżych częstotliwości Góna częstotliwość aniczna Koniacja W i W i e i i l eb cb eb c αi e c bc G π G eb c π c L bc Zazwyczaj stała czasowa obwod jścioo jest znacznie mniejsza niż wyjścioo, zatem: ze wzlęd na małe (paktycznie nie występje eekt Millea) kład stosowany łównie dla wysokich Zakes małych częstotliwości Dolna częstotliwość aniczna k U [d] małe zakes częstotliowsci śednie dże k U 0 3d d [lo]

23 W Zakes małych częstotliwości Dolna częstotliwość aniczna Koniacja W + Spadek wzmocnienia pzy niskich częstotliwościach jest sktkiem wzost eaktancji kondensatoów,, 3. Wpływ kondensatoów na ch-yki częstotliwościo bada się pzy oddzielnym wzlędnieni każdeo z kondensatoów. G I G Zakes małych częstotliwości Dolna częstotliwość aniczna Koniacja W m ce π π ( + ) ( + ) wy I G ( + β ) m ce ( + β ) ( + β ) + + π 3

24 Zakes małych częstotliwości Dolna częstotliwość aniczna Koniacja WK + W G π ( + ) π ( + ) wy Zakes małych częstotliwości Dolna częstotliwość aniczna Koniacja W + W G π π ( + ) π ( + ) wy 4

25 Zakes małych częstotliwości Dolna częstotliwość aniczna Watość dolnej częstotliwości anicznej będzie zależała od wzajemneo sytowania bienów składowych częstotliwości. Gdy istnieje bien dominjący, tzn. większy od największeo z pozostałych o co najmniej dwie oktawy (4 azy) to d pzyjmje watość: d Gdy wszystkie bieny nie są od siebie odlełe (wzajemne oddalenie mniejsze niż oktawy) to d pzyjmje watość: max d, n + n ilość bienów Gdy bieny są sobie ówne to d pzyjmje watość: d n 5