POJAČALA

1. POJAČALA

2. Pojačala • Linearni (pod djelovanjem malih signala) elektronički sklopovi sastavljeni od aktivnih (tranzistori, izvori) i pasivnih (diode, R, C, L) elektroničkih elemenata. • Pojačala daju na izlazu općenito A (Amplification) puta veći ulazni signal. Dakle (idealno pojačalo, bez izobličenja): izlazni signal = A∙ ulazni signal • Električni signal koji se pojačava može biti strujni ili naponski (uvijek imamo i struju i napon, no u nekim slučajevima želimo pojačati napon (a pojačanje struje je nebitno), a u nekim struju (a pojačanje napona je nebitno), pa prema ovome koristimo naponsko ili strujno pojačalo. Ponekad nam je bitno pojačati i napon i struju – u ovim slučajevima pričamo o pojačanju snage) • Izlazni signal (pojačani) stoga također strujni ili naponski.

3. Osnove • Aktiviranje tranzistora znači njegovo dovođenje u neku statičku radnu točku. • Osnovna ideja: 1) uzeti tranzistor 2) aktivirati ga tj. priključiti istosmjerni napon (namiještanje radne točke) 3) dovesti signal na ulaz pojačala 4) na izlazu dobiti pojačani signal

4. Osnovna shema • Pojačalo kao četveropol • Otpor potrošača na izlazu pojačala sa zajedničkim emiterom Rp ; Ic – struja potrošača.

5. Osnovna shema • Izlazni otpor pojačala računa se uz isključeni generator G tj. uz UG = 0 ili IG = 0 (ovisno o tome radi li se o naponskom ili strujnom izvoru). • Veličine Uul i Iul (Uiz i Iiz) su efektivne vrijednosti ulaznog i izlaznog napona i struje (dakle, odnose se na vremenski promjenjive veličine).

6. Odnosi snaga

7. Odnosi snaga • Možemo zaključiti da se ulazni signal pojačava zbog pretvaranja dijela snage (drugim riječima, energije) istosmjernog izvora (napajanja) u snagu izlaznog signala. • Elektroničko pojačalo je u neku ruku pretvornik istosmjerne u izmjeničnu snagu ako se radi o pojačanju izmjeničnog signala. • Međutim, postoje i pojačala istosmjernog signala. U tom slučaju elektronički element ne djeluje kao pretvornik, nego jednostavno crpeći istosmjernu snagu iz napajanja, pojačava istosmjerni signal na izlazu

8. Odnosi snaga • Izlazna i ulazna snaga može se opisati pomoću odgovarajućih struja, napona i otpora (korištenjem Ohmovog zakona: U=I∙R): Uiz

9. Računanje u decibelima • Dobitak snage (G – Gain – dobitak) možemo definirati kao omjer snage izmjeničnog signala predanog potrošaču i snage signala predanom ulaznom krugu pojačala ili u decibelima...

10. Računanje u decibelima Ukoliko je otpor potrošača jednak ulaznom otporu pojačala (Rp = Rul), dobitak snage je jednak naponskom ili strujnom pojačanju (relacija prije, voditi računa da je log(1)=0):

11. IP UP UG Idealni naponski izvor • Napon na izlaznim stezaljkama idealnog naponskog izvora garantirano uvijek UG, bez obzira na RP • Kod realnih, napon na potrošaču ovisi o iznosu otpora potrošača (veći otpor RP= napon na potrošaču bliži UG - drugim riječima, kako RP pada, i napon UP koji na potrošaču daje realni naponski izvor pada). UI karakteristika idealnog naponskog izvora (UP=konst. bez obzira na struju IP tj. bez obzira na to što je priključeno) * primjer relativno dobrog realnog naponskog izvora – Zener dioda

12. IP IP IP UG / RG UP UP UP UG UG UG Realni naponski izvor • Ima unutrašnji otpor ili otpor generatora RG (ili RU) • Što manjiRG, naponski izvor je bolji (manje UG se “gubi” na U’). Idealni naponski izvor se može promatrati kao realni naponski izvor sa RG=0. Kvalitetan naponski izvor (mali RG ) Osrednji naponski izvor (veći RG ) Loš naponski izvor (još veći RG ) UI karakteristike realnih naponskih izvora (napon na potrošaču UP pada kako struja IP raste, tj. kako pada otpor potrošača RP)

13. UP u zavisnosti o RP? Znamo UG i RG . 2. Kirch.zak. (slika) → (1): Ohmov zakon Iz (2): (3) → (slika):

14. UP u zavisnosti o RP? Znamo UG i RG . Implikacije: • Realni naponski izvor je to sličniji idealnom (dakle, to kvalitetniji) što je RG manji u odnosu na RP: • Ekstremni slučaj, za RG = 0 slijedi UP=UG (realni = idealni) • Realni naponski izvori imaju vrlo malen (što manji, to kvalitetniji) unutrašnji otpor (RG), pa napon malo pada sa smanjenjem otpora trošila RP , a idealni nula (pa je napon na potrošaču RP uvijek isti, bez obzira na vrijednost RP) !

15. IP IG UP Idealni strujni izvor • Struja kroz granu u kojoj se nalazi je garantirano uvijek IG, bez obzira na iznos RP • Kod realnih strujnih izvora, struja kroz potrošač ovisi o iznosu otpora potrošača RP i uvijek je manja od IG (manji otpor = struja kroz potrošač bliža IG) UI karakteristika idealnog strujnog izvora (IP=konst. bez obzira na napon UP, tj. na otpor potrošača)

16. Realni strujni izvor IG – struja generatora, RG – otpor generatora (unutrašnji otpor), Rp – opor potrošača Što većiRG, strujni izvor je bolji (manje IG se “gubi” na I’). Idealni str. izvor se može shvatiti kao realni izvor sa RG=∞. IP IP IP IG IG IG RG∙IG UP UP UP Kvalitetan strujni izvor (velik RG ) Osrednji strujni izvor (manji RG ) Loš strujni izvor (mali RG ) UI karakteristike realnih strujnih izvora (struja potrošača IP pada kako napon UP raste, tj. kako raste otpor potrošača RP)

17. IP u zavisnosti o RP? Znamo IG i RG . Napon na RG jednak je UP (slika): 1. Kirch.zak. (2)→(3):

18. IP u zavisnosti o RP? Znamo IG i RG . Implikacije: • Realni strujni izvor je to sličniji idealnom (to kvalitetniji) što je RG veći u odnosu na RP: • Ekstremni slučaj, za RG→∞ slijedi IP=IG (realni = idealni) • Realni strujni izvori imaju vrlo velik unutrašnji otpor (RG), pa struja malo pada sa povećanjem otpora trošila. Kod idealnih RG je beskonačan (pa je struja kroz potrošač RP uvijek ista, bez obzira na iznos Rp)! za RG >> RP→ I’ ≈ 0 → IP ≈ IG=konst.