Vítejte!
HŘÍŠNÍCI NOVÝ UŽIVATEL

nepřihlášený uživatel


Právě si tyto stránky čte 1 člověk.
Poslední změna:
29.09.2007
Návštěvník číslo:
23803
ICQ:61783389
Copyright © 2003
Hell

Elektronika

Maturitní otázky


PŘEDZESILOVACÍ STUPNĚ

24.Předzesilovací stupně

Nízkofrekvenční zesilovače – úvod do problému

Nízkofrekvenční zesilovače se navrhují pro zesilování signálů v kmitočtovém pásmu do několika set kilohertz, pro audiopásmo obyčejně od 30 Hz do 20 kHz, pro méně náročné účely i pro pásmo užší.

Podle určení se dělí na:

-          předzesilovače

-           korekční zesilovače

-           koncové zesilovače

 Předzesilovače používáme k dvěma základním účelům:

1) sejmutí signálu z čidel (antén, termočlánků, krystalových výbrusů ap.)

2) zesílení vstupních signálů na úroveň, schopnou dalšímu zpracování (úprava kmitočtového pásma, korekce amplitud. charakteristik a p.)

U předzesilovačů musíme hlavně dbát na provedení prvních stupňů, protože ty nám nejvíce ovlivňují šumové vlastnosti zesilovače.

Pro velké vstupní odpory (např. pro kondenzátorové mikrofony) se volí na vstupu tranzistory řízené elektrickým polem (např. KF 521), pro běžné vstupní odpory 1 - 10kW křemíkové nebo germaniové tranzistory s malým šumem, např. KC 509, BC 179 aj. a nastavujeme pracovní bod do optimální oblasti podle údajů výrobce.

 Pro malé vstupní odpory, např. pro antény, termočlánky apod. používáme na vstupu zapojení se společnou bází.

 

Zesilovací stupně s bipolárními tranzistory

1) Tranzistorový stupeň se společným emitorem

Společnou elektrodou vstupního a výstupního obvodu je emitor. Schéma zapojení je na obr.

Napěťový přenos  se určí z rovnic

               

               

               

Řešením rovnic dostaneme   , kde

Pro RZ = 0    je

pro RZ ® ¥    je

V praxi velmi často platí, že RZ «   a  « . Potom je napěťový přenos dán vztahem  . Znaménko minus znamená, že výstupní napětí má opačné znaménko než napětí vstupní, čili že dané zapojení otáčí napěťovou fázi o 180º. Největší napěťové zesílení je u tranzistoru s velkým proudovým činitelem h21e a malým vstupním odporem nakrátko. Nejvyšší hodnota bývá řádu stovek až tisíců.

Proudový přenos je definován vztahem . Vypočítá se z rovnic

Dostaneme 

Minimální proudový přenos je při , t.j. . Maximální proudový přenos je při ,  potom .

Výkonový přenos je definován

Pro  i   je .

Pro malé odpory RZ je p .

Při velkých Rje   - .

Výkon se zvětšuje s druhou mocninou parametru h21e.

Vstupní odpor je dán vztahem

  a určí se z rovnic 

Řešením těchto rovnic dostaneme

Pro  a  je   a  . Tento vstupní odpor nezahrnuje vliv napájecího odporu v bázi.

Výstupní odpor je definován vztahem   a určí se z rovnic

Řešením rovnic dostaneme vztah   . V mezních případech pro    a  je    a   .

Uvedený vztah nezahrnuje kolektorový odpor RC. Skutečný výstupní odpor je  . Často ovšem platí, že r2 » RC a potom je Rvýst RC.

Tento odpor je nutno rozlišovat od skutečného zatěžovacího odporu RZ. Odpor RC je odpor v kolektoru řešeného stupně a odpor RZ je zatěžovací odpor řešeného stupně a paralelně vstupní odpor následujícího stupně.

Vstupní kapacita stupně v zapojení SE je dána vztahem

kde CBE  je kapacita báze - emitor tranzistoru. CBC  je průchozí kapacita tranzistoru. Tento druhý člen má rozhodující vliv u stupňů s velkým zesílením.

Výstupní kapacita se určí ze vztahu .  Obyčejně bývá h11e » Rg, potom Cvýst CCE.

Jen v případě proudového buzení je h11e « Rg a potom má druhý člen tvar h21e.CBC.

2)    Tranzistorový zesilovací stupeň se společným kolektorem - SC

V katalogu udává výrobce pro tranzistory pouze v zapojení SE. Používáme-li tranzistor v zapojení SC nebo SB, přepočteme parametry pro zapojení SE na parametry pro zapojení SC (SB) a tyto parametry dosazujeme do vzorců pro AU, Ai, Ap, r1, r2.

Dosazením přepočtených vztahů do vzorců pro AU dostaneme:

pro   je . Pro  je . Napěťový přenos dosahuje maximálně 1, znaménko je kladné, t.zn. zapojení neotáčí fázi napětí.

Proudový přenos Ai je největší při -(1+h21e) a RZ < 1/h22e. S rostoucím RZ proudový zesilovací činitel klesá.

Výkonové zesílení Ap má největší hodnotu číselně rovnou parametru h21e. Závislost vstupního odporu na zatěžovacím odporu a výstupního odporu na odporu Rg je uvedena na obr.

Výstupní impedance unipolárního zesilovač v zapojení SC.

Pro určení výstupní impedance odpojíme zátěž a předpokládáme, že na výstupních svorkách je připojen externí zdroj o napětí u2, který protlačuje do zesilovače proud i.

Velikost proudu je

  , protože .

Výstupní impedance mezi emitorem a je společnou svorkou je

  , protože platí SRi = m.

Zatěžovací impedance Rz = RE je připojena k impedanci r2 paralelně.

Vstupní impedance.

Do vstupu teče proud .

Odtud vstupní odpor . Pro A®1  je Rg ® ¥.

Vstupní odpor tranzistoru je v tomto zapojení o tři řády větší, než odpor h11e a je ovlivňován hlavně proudovým zesilovacím činitelem.

Výstupní odpor je pro Rg = 0 roven h11e/h21e a pro Rg ® ¥ je 1/h22e.

Tento stupeň se také nazývá emitorový sledovač, protože emitorové napětí sleduje fázi vstupního napětí. Napěťový přenos je vždy < 1. Vstupní odpor je tím větší a výstupní tím menší, čím je větší h21e.

3) Tranzistorový stupeň se společnou bází - SB

Teoreticky se hodnota napěťového přenosu liší málo od zapojení SE, pouze zde není fázový  posuv  mezi vstupním  a  výstupním  napětím. Pro Rz®¥ je napěťový přenos přibližně h21e/Dhe a pro Rz = 0 je napěťový přenos roven 0. Závislost napěťového zesílení AU na Rz je na obr. Proudové přenosy pro Rz = 0 jsou  a pro Rz ® ¥ je Ai = 0. Výkonové zesílení v zapojení SB se pohybuje ve stovkách.

Vstupní odpor má pro Rz = 0 hodnotu h11e/h21e a pro Rz ® ¥ je Dhe/h22e. Při zatěžovacích odporech do 104 W je vstupní odpor malý (desítky ohmů). Při větších odporech Rz je stovky ohmů.

Výstupní odpor se pohybuje v hodnotách jednotek až stovek ohmů. Závislosti odporů jsou rovněž na obrázku.

Shrnutí vlastností jednotlivých zapojení

Zapojeni SE:

Výkonové zesílení je největší ze všech sledovaných zapojení, ale je velmi závislé na parametru h21e. Napěťové zesílení se pohybuje ve stovkách, ale zapojení otáčí fázi napětí. Proudové zesílení je rovněž velké, výstupní proud  je ve fázi se vstupním. Vstupní odpor je řádově jednotky kilohmů, výstupní odpor jsou desítky kilohmů.

 

Zapojení SC:

Napěťové zesílení je vždy menší než jedna, výstupní napětí je ve fázi s napětím vstupním. Proudové zesílení je velké, výstupní proud je v protifázi oproti vstupnímu. Vstupní odpor je velký (o několik řádů větší, než u zapojení SE), výstupní odpor je malý. Zapojení se používá buď k snímání signálu ze zdrojů s velkým vnitřním odporem (např. krystalové přenosky) nebo k přizpůsobení výstupu zesilovače na malý zatěžovací odpor (např. na koaxiální kabel).

Zapojení SB:

Napěťové zesílení je velké (jako u zapojení SE), výstupní signál je ale ve fázi se vstupním. Proudové zesílení je vždy menší než jedna. Vstupní odpor je malý (jednotky až desítky ohmů), výstupní odpor je velký (stovky kilohmů až jednotky megohmů). Zapojení se používá k snímání signálů zdrojů s malým vnitřním odporem (antény, termočlánky).

Zesilovací stupně s unipolárními tranzistory

Napíšeme-li čtyřpólové rovnice pro unipolární tranzistor ve tvaru pro y-parametry, odpadá první rovnice, protože vstupní proud i1 = 0 a vstupní vodivost y11 je rovněž nula. Zůstává pouze druhá rovnice

                 

U unipolárních tranzistorů (stejně jako u elektronek) se zavádí pojmy:

         při UCE = 0   strmost,

        při UGE = 0 vnitřní odpor.

        při iC = 0  zesilovací činitel

Mezi těmito vztahy platí tzv. Barkhauzenův vztah  S.Ri = m. Pomocí těchto veličin lze nakreslit náhradní schéma unipolárního tranzistoru. Tranzistor nahradíme mezi kolektorem a emitorem buď zdrojem konstantního napětí mUGE v sérii s vnitřním odporem Ri, nebo zdrojem konstantního proudu SUGE s paralelně připojeným odporem Ri (viz obr.)

1) Zesilovací stupeň s unipolárním tranzistorem v zapojení SE

Schéma zapojení je na obr.

Z náhradního schématu lze napsat rovnici:

  ,   .

Výstupní odpor r2 = Ri. Vstupní odpor je velmi vysoký, je dán typem tranzistoru a bývá 1011 - 1013W. Protože není přesně definován, zapojuje se na vstupu odpor R1, který potom vstupní odpor přesně definuje. Volí se obvykle 1010W, abychom neztratily celkový požadovaný vysoký vstupní odpor.

Pro Rc « Ri je AU = -SRc, pro Rc ® ¥ je AU = -m = .

2) Zesilovací stupeň s unipolárním tranzistorem v zapojení SC

Schéma zapojení je na obr.

Řídící napětí je dáno rozdílem (u1 - u2).Z náhradního schématu lze napsat rovnici:

  , z čehož 

Pro Rz = 0, je AU = 0. Pro Rz ® ¥ je  .

Pro vstupní odpor lze odvodit vztah .

Výstupní odpor je dán vztahem .

3) Zesilovací stupeň s unipolárním tranzistorem v zapojení SG

Schéma zapojení je na obr.

Z náhradního schématu lze napsat rovnici:

,       .

Přihlášení

Jméno

Heslo

Podporované projekty (vřele doporučuji)

Bezdrátová síť v Plzni 
PilsFree

Moje oblíbené WWW stránky (vřele doporučuji)

Zpravodajství ze světa nejrychlejších vozů naší planety:
Formule 1

Zpravodajství ze světa videa, TV karet, kodeků a tak podobně:
TV Freak

Zpravodajství ze světa počítačů a všeho kolem:
Živě

Zpravodajství ze světa počítačů:
PcTuning

Zpravodajství ze světa mobilů:
MobilMania

Zpravodajství ze světa počítačových her a hardwaru.
BonusWeb

Češtiny do her a programů:
Češtiny

Zpravodajství ze světa počítačových her a hardwaru:
Doupě

Vyhledávací server:
Google

zpět na předchozí stránku
Copyright © 2003 Hell
doporučené rozlišení 1024x768