Elektronika 2 / 6. előadás

1. Ut+ = 10V RC 2 k CC2 = 10 CC1 =10  Rg = 1 k uki RE=10 k RB 4,7k ube RE=3 k CE=100≈ ug Ut-=-10V Elektronika 2 / 6. előadás • Számpéldaa földelt emitteres erősítőre • RBB’≈0; B=100; g22=10S; • Munkapont: IC≈IE = 3,1 mA; UCE=4,5V

2. 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 0.847 = 0,72 k • Rki≈ RC x (1/g22) = 2 x 100 k = 1,96 k (2k)

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

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

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

7. 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. Iki = IC Ibe 2IB IC IB IB 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).

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

12. Im[H] Re[H] -1 -1 φ=45˚ Elektronika 2 / 6. előadás • C. Rajzolja fel egy olyan hurokerősítés Nyquist diagramját, amelynek 45-os fázistartaléka van. (6)

13. US = 10 V RC = 10 k R2 = 70 k IC UCE IB I1 R1= 20 k RE = 1,4 k Elektronika 2 / 6. előadás • 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. Ut+ CC2 RC CC1 uki Rg Rt RB ube RE ug CE Ut- 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

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

16. 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. -20 dB/D H, dB H0 0 0 -40 dB/D -60 dB/D 1*1 2 3 H 0º –90º –180º –270º (log)  Elektronika 2 / 6. előadás • c.)

20. R1 Rc R2 Cc 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.