Glava 2 OPERACIONI POJAČAVAČ

Transcript

1 adoje Đurć Osno analone elektronke Glaa OPEACON POJAČAAČ ETF u Beoradu - Odsek za elektronku

2

3 M 8 Slka a u Slka b ešenje: a) S obzrom da se pobuda dood na ejtoe dferencjalno para M M dferencjalna ulazna otpornost pojačaača je u s rds7 rds 6 Na slc c prkazana je uprošćena šema pojačaača za male snale Prema ooj slc dferencjalno pojačanje je Pošto je u au m d ds ds 4 Slka c M 3 5/ 5/ M M a r r s7 d Operacon pojačaač 3 c) Ako je Na slc a prkazana je uprošćena šema jedno CMOS operacono pojačaača Na slc su pored sako tranzstora date dmenzje šrne dužne kanala u μm parametr upotrebljenh tranzstora su: μ ncox = 0μA/ - TN = T = 07 λ n = 004 μ pcox = 50μA/ TP = T - λ p = 005 dok je DD = SS = B = 50μA a) Odredt parametre ekalentno kola pojačaača za male snale slka b a u u okoln mrne radne tačke = = 0 b) Ako je srednja rednost ulaznh napona jednaka nul odredt opse rednost zlazno napona mn max u kojem su s tranzstor u zasćenju = = odredt opse rednost napona mn max u kojem su s tranzstor u zasćenju m m7 = = = d ds ds4 ds7 ds6 = = μ ( / ) B 8 μ C ( W / L) B C W L m D B n ox = = m7 D7 7 B p ox 7 = ( λ λ ) ( λ λ ) ds ds4 n p B ds6 ds7 = n p 4B dferencjalno pojačanje postaje 4 B μncox ( W / L) μ ( / ) ( / ) ( / ) pcox W L μ 7 ncox W L μ pcox W L 7 ad = = = 366 λ λ 4 λ λ ( ) M 4 0 / B 5/ 0 / 0 / M5 M 6 0 / 0 / m7 7 M 7 DD SS ( ) n p B n p B

4 4 Zbrka zadataka z Osnoa elektronke Prema slc c zlazna otpornost pojačaača je = 556 kω = λ λ 4 = ( ) ds6 ds7 n p B b) Maksmalna rednost zlazno napona za koju s tranzstor rade u zasćenju određena je ulaskom tranzstora M 7 u trodnu oblast D7 8B max = DD DS7max DD = DD = 37 B7 μ pcox( W / L) 7 Mnmalna rednost oo napona određena je ulaskom tranzstora M 6 u trodnu oblast D6 8B mn = SS DS6mn SS SS 57 B = μ C W / L = ( ) 6 p ox 6 c) Mnmalna rednost napona određena je ulaskom tranzstora M 5 u trodnu oblast D 5 mn SS DS5mn GS SS GS B5 = = 4B B mn = SS 066 μ C W L C W L = T ( / ) μ ( / ) n ox 5 n ox dok je maksmalna rednost oo napona određena ulaskom tranzstora M M u trodnu oblast B max = DD GS34 DGmn = DD GS 34 T = DD = 37 μ C W / L p ox ( ) Na slc a prkazana je uprošćena šema jedno operacono pojačaača Parametr upotrebljenh tranzstora su: βfn = βon = 00 βfp = βop = 50 BE 06 CES = 0 pad napona na proodnm dodama je CC D = 06 dok je CC = EE = 5 0 = 00μA Q3 Q4 Q 7 Q 5 EE Q Q Q 6 EE 0 0 D D Q 8 34 Mnmalan pad napona na strujnom zoru neophodan za njeo spraan rad je 0mn = 03 a smatrat da u mrnoj radnoj tačk ( = = 0 P = 0 ) tranzstor Q 0 prood struju C0 = ma a) Odredt parametre ekalentno kola pojačaača za male snale slka b a Smatrat da je u ce4 MΩ r = r = 500 kω r ce7 = 50 kω dok se Earlyje Slka a efekat na ostalm tranzstorma može zanemart b) Odredt maksmalnu mnmalnu rednost napona na potrošaču za koju s tranzstor rade u drektnom aktnom režmu c) Odredt opse napona srednje rednost = = mn max za koj s tranzstor Q 0 Q 9 P EE ce

5 u u Slka b a u C9 0 ma Operacon pojačaač 5 rade u drektnom aktnom režmu ( βop) B6 = rπ6 rπ7 = 63kΩ dok je ekalentno strujno pojačanje b8 d Tranzstor Q 3 4 r ce7 b0 r π 8 β 08 b8 b9 r π 9 p Q3 Q4 c3 c 4 Q 5 d m Slka c Slka d Q Q ešenje: a) Na slc c je prkazana šema pojačaača za male snale Pošto su kolektorske struje u mrnoj radnoj tačk: C = C = 0 / = 00μA C3 = C4 = 0 / = 00μA C7 = 0 = 00μA C6 = C7 / βfp = 4μA C0 = ma C = C8 = C9 / βfn = 0μA parametr tranzstora u modelu za male snale su β eq b6 C m = m = m = = 4mS r ce 7 b6 m B6 d d b8 b0 r π 8 r π 9 r π0 β 00 b0 ( ) βeq = β06 β07 β06β07 = βop Q čne strujno oledalo pa je t π π βon t C r = r = / = 50kΩ r = β / = 35kΩ π 6 op t C6 r = β / = 65kΩ π 7 op t C7 r = β / = 5kΩ π0 on t C0 r = β / = 5kΩ π 8 op t C8 rπ 9 = βont / C9 = 5kΩ Dferencjalna ulazna otpornost pojačaača je u = r π = 00kΩ Otpornost koja se d u baz tranzstora Q 6 je c4 c3 = c = md / c = md / r c c4 = md ce4 rce rce4 r ce b6 = ( c c4) = md rce4 rce B6 rce4 rce B6 Otpornost koja se d u baz zlaznh tranzstora je beskonačna pa je β rce4 rce 00 b0 b0 = p = rce7βeqb6 = rce7βeq md rce4 rce B6 r π0 odakle se dobja naponsko pojačanje p rce4 rce 5 a = = rce7βeq m = d rce4 rce B6 zlazna otpornost pojačaača dobja se z šeme za male t t snale prkazane na slc d Prema Krhofom zakonma je b9 = β08b8 rπ8 b8 = rπ0b0 β ( β00 ) b0 ( β08 ) b8 β09b9 = t 09 b9 t rπ 0b0 b0 b8 = 0 r ce7 p β 08 b8 09 b β 9 b9

6 6 Zbrka zadataka z Osnoa elektronke Sođenjem se dobja da je zlazna otpornost r r t r r = rce7 640Ω t β β β π0 π0 ce7 π 8 r 0 00 π rπ 8 b) S obzrom na elko naponsko pojačanje pojačaača maksmalna rednost nezoblčeno napona na potrošaču određena je ulaskom u zasćenje tranzstora Q 7 Pmax = CC ECS7 BE0 = 4 z sto razloa je mnmalna rednost nezoblčeno napona na potrošaču određena ulaskom u zasćenje strujno zora 0 = = P mn EE 0 mn EB8 4 c) Maksmalna rednost napona određena je zasćenjem dferencjalno para Q Q max = CC EB7 EB6 CES BE = 4 dok je mnmalna rednost oo napona određena zasćenjem strujno zora = = a mn EE 0 mn BE 4 3 U pojačaaču sa slke 3 upotrebljen je operacon pojačaač čj su parametr = MΩ = 00Ω 5 a = 0 dok su mu se ostale karakterstke dealne Poznato je = 00kΩ = 0 kω a) Odredt naponsko pojačanje a = / u r b) Odredt otpornost ur koju d pobudn enerator c) Odredt zlaznu otpornost pojačaača r d) Ponot prethodne tačke kada a e) Ako su upotrebljene otpornost sa tolerancjom ± % a odredt opse rednost armn ar armax u kojem se nalaz naponsko pojačanje Slka 3 ešenje: a) Na slc 3a prkazana je ekalentna šema pojačaača de je operacon pojačaač zamenjen modelom za male snale Pošto je prmenjena neatna poratna sprea pojačanje se može dobt prmenom asmptotske formule T a a 0 r = = a T T T = βa Sečenjem β a krua dobja se kružno pojačanje u β a = a =9000 u u a u u Kada se pust da a tada je u 0 = a 0 = = = Slka 3a Druo asmptotsko pojačanje se dobja kada je a = 0 Tada je pojačanje 0 u 4 a0 = = = 90 u ( ) u Pojačanje pojačaača sa reakcjom dobja se sođenjem prethodnh zraza

7 a r Operacon pojačaač 7 ( a ) u ( ) ( )( ) = = = 9999 a u u što se dobja prmenom Krhofoh zakona Oaj dru put rešaanja je nešto duž b) Otpornost koju d pobudn enerator je ur = u de je u otpornost koja se d na mnus prključku operacono pojačaača Pošto je prmenjena neatna poratna sprea za određanje otpornost u može se prment Blackmanoa formula βaksu u0 u = u0 = βaou βaou Otpornost u0 je otpornost bez reakcje Oa otpornost se dobja se kada je a = 0 l kada se raskne kružn tok snala na krajema prekda postae otpornost sa suprotne strane prekda kada u kolu nema reakcje u0 = u ( ) = 9kΩ Pošto je kružno pojačanje 4 β a u ou = a =909 0 u otpornost koja se d od mnus prključka operacono pojačaača do mase je u0 u = = Ω ur = u = 0kΩ βa c) zlazna otpornost se takođe može dobt prmenom Blackmanoe formule βaks 0 = 0 = βao βa Otpornost 0 se dobja kada je a = 0 : 0 = ( u ) = 99 9Ω a posle smene se dobja zlazna otpornost pojačaača sa reakcjom 0 = = mω βa U kolu je prmenjena paralelno-naponska reakcja pa se otpornost na mnus ulazu operacono pojačaača zlazna otpornost pojačaača smanjuju d) Kada a ulazn napon operacono pojačaača tež nul u 0 tako da je a = a = = 0 β a = ur = = 0kΩ r 0 e) Na osnou zraza za naponsko pojačanje nertujuće pojačaača z prethodne tačke se dobja ( x/00) x x x x ar = = ( x/00) de su x x procentualna odstupanja otpornost respektno Maksmalna rednost naponsko pojačanja odeć računa o znaku pojačanja ma se kada je x = x = x = % a smenom se dobja x ar max = Mnmalna rednost naponsko pojačanja ma se kada je x = x = x = % a tada je x ar mn =0 00

8 8 Zbrka zadataka z Osnoa elektronke 4 U pojačaaču sa slke 4 upotrebljen je operacon 5 pojačaač čj su parametr u = MΩ = 00Ω a = 0 dok su mu se ostale karakterstke dealne Poznato je = 90kΩ = 0kΩ a) Odredt naponsko pojačanje a = / r b) Odredt otpornost ur koju d pobudn enerator c) Odredt zlaznu otpornost pojačaača r d) Ponot prethodne tačke kada a e) Ako su upotrebljene otpornost sa tolerancjom ± % a odredt opse rednost armn ar armax u kojem se nalaz naponsko pojačanje Slka 4 a Slka 4a u u a u ešenje: a) Na slc 4a prkazana je ekalentna šema pojačaača de je operacon pojačaač zamenjen modelom za male snale Prmenom asmptotske formule dobja se T a a 0 r = = a T T T = βa Kružno pojačanje je u β a = a =9900 u Asmptotsko pojačanje a dobja se kada a Tada je u 0 = a 0 = = = Asmptotsko pojačanje a 0 dobja se kada je a 0 = 0 : 0 6 a0 = = = 99 0 u ( ) Naponsko pojačanje pojačaača sa reakcjom je T a a 0 r = a = 9999 T T b) Prmenom Blackmanoe formule dobja se otpornost koju d pobudn enerator βa ksu ur = u0 = u0( βa) βaou Ulazna otpornost bez reakcje je u0 = ur = 0 u ( ) = 009 kω a= tako da je otpornost koju d pobudn enerator ur = u0 ( βa) = 999GΩ c) zlazna otpornost pojačaača je βaks 0 = 0 = βao βa zlazna otpornost bez reakcje je 0 = r = ( 0 u) = 999 Ω a= tako da je zlazna otpornost pojačaača

9 Operacon pojačaač 9 0 = = 0mΩ βa U kolu je prmenjena redno-naponska reakcja što poećaa ulaznu smanjuje zlaznu otpornost pojačaača d) Kada a tada je u 0 = a r 0 = = = Zbo a kružno pojačanje postaje βa pa je u 0 e) Naponsko pojačanje nenertujuće pojačaača je ( x/00) x x x x ar = = ( x/00) de su x x procentualna odstupanja otpornost respektno Maksmalna rednost naponsko pojačanja ma se kada je x = x = x = % : x ar max = dok je njeoa mnmalna rednost x ar mn = 98 x = x = x = % 00 X 3 A 4 5 U kolu sa slke 5 operacon pojačaač je dealan dok je = 3 = 390kΩ = 50kΩ a) Odredt otpornost 4 tako da naponsko pojačanje bude a = / = 00 b) Odredt otpornost ur koju d pobudn enerator ešenje: a) U kolu je prmenjena neatna poratna sprea što znač da je mnus prključak operacono pojačaača na rtuelnoj Slka 5 mas Prmenom Krhofoh zakona se dobja X = X = X X X = = X 3 3 = a = Na osnou poznato naponsko pojačanja dobja se otpornost = = 36kΩ a 3 b) Ulazna otpornost pojačaača je ur = = 50kΩ Prednost oo pojačaača u odnosu na klasčn nertor je u koršćenju otpornost manjh rednost Za pojačanje od -00 stu ulaznu otpornost klasčn nertor morao b mat u kolu neatne poratne spree (od zlaza do mnusa) otpornost od = 5MΩ

10 0 Zbrka zadataka z Osnoa elektronke 6 U kolu sa slke 6 operacon pojačaač je dealan dok je = 0 kω Odredt naponsko pojačanje a = / Slka 6 A ešenje: Prmenom Krhofoh zakona se dobja ( /) = / odakle se nalaz naponsko pojačanje a = = 8 A 7 U kolu sa slke 7 operacon pojačaač se može smatrat dealnm Odredt otpornost tako da: naponsko pojačanje bude a = / = / 3 otpornost koju d pobudn enerator bude = 5kΩ u Slka 7 ešenje: Slka 7a / A Koršćenjem Teenenoe teoreme dobja se kolo prkazano na slc 7a Prema ooj slc ulazna otpornost je u = /= 3 / odakle se dobja otpornost = u /3= 0kΩ Naponsko pojačanje dobja se na osnou ste slke prmenom Krhofoh zakona: / = a / = = 3 = = 0kΩ x 3 Slka 8 ( x) 3 A 8 U kolu sa slke 8 operacon pojačaač se može smatrat dealnm dok je = = 3 = 0kΩ a) Odredt nacrtat zasnost naponsko pojačanja a = / u funkcj položaja klzača x 0 x potencometra 3 a = f ( x) b) Odredt zasnost otpornost u koju d pobudn enerator u funkcj položaja klzača x 0 x potencometra 3 u = ( x) ešenje: a) U kolu je ostarena neatna poratna sprea pa je

11 a 0 / Operacon pojačaač x 3 = = = x = 3 = = x a = ( x) x x = = Na slc 8a prkazana je zasnost a = f ( x) Slka 8a 0 x b) Otpornost koju d pobudn enerator dobja se na osnou sledećh jednakost u = = = ( x) u = = = x x 3 = = U krajnjm položajma potencometra 3 otpornost koju d pobudn enerator je x 0 / 5kΩ x = = = 0kΩ Slka 9 t Slka 9a t P p 3 p u ( = ) = = ( ) P p p ooj slc je u 9 U kolu sa slke 9 operacon pojačaač je dealan a poznato je: = 6Ω = kω 3 = 00kΩ Odredt naponsko pojačanje a = p/ za de rednost otpornost potrošača: a) P = 600Ω b) P ešenje: Prmenom Teenenoe teoreme dobja se kolo prkazano na slc 9a Napon Teenenoo eneratora jednak je naponu prazno hoda = t p P Napon prazno hoda dobja se z kola sa slke 9b Prema t 3 = = = ( ) Teenenoa otpornost je x p P t t = = p P = 0 pks 3 t = de je pks struja kratkospojenh prključaka potrošača Oa struja se određuje na osnou slke 9c Pošto je struja mnus prključka opera-cono pojačaača nula to je = 3 = 0 pks = / Smenom se dobja da je Teenenoa otpornost

12 Zbrka zadataka z Osnoa elektronke ( b) 3 t pks t 3 t = = t = 600Ω pks Prema slc 9a napon na potrošaču je P P 3 p = t = P t 3 P P ( 3) p = P ( ) ( ) 3 a) Kada je P = 600Ω smenom brojnh rednost se dobja p = 50 a = p/ = 50 Pošto je P = t = 600Ω ostareno je prlaođenje po snaz potrošača pojačaača P b) Kada P napon na potrošaču je 3 3 p p = = 00 a = U kolu sa slke 0 operacon pojačaač se može smatrat dealnm dok je = = 0kΩ 3 = 5kΩ a) Odredt naponsko pojačanje a = / ( c) Slka 9 b) Odredt otpornost ur koju d pobudn enerator c) Odredt otpornost 3 za koju se ulaz pojačaača ponaša kao: c) otorena eza c) kratak spoj ešenje: t Slka 0 t A 3 A 3 a) Buduć da je 3 = < = 05 ( 3) u kolu je ostarena neatna reakcja Stoa je = = = 3 = 3 3 = = a 3 = = = b) Na slc 0a prkazana je šema z koje se određuje otpornost koju d pobudn enerator Prmenom rezultata z prethodne tačke može se psat t = t = 3 t t ur = = = = 0kΩ t 3 c) Na osnou zraza za ulaznu otpornost zaključuje se da će ona bt beskonačna kada je 3 = U oom Slka 0a

13 slučaju naponsko pojačanje je Operacon pojačaač 3 a = / = 3 c) Kada ulazna otpornost tež nul sto kao naponsko pojačanje pojačaača Slka A U kolu pojačaača sa slke upotrebljen je operacon pojačaač koj se napaja z baterja CC = EE = čj se zlazn napon struja nalaze u opseu max = mn = OP mn OP OP max OP OP CC OP mn OP OP max OP max = OP mn = 0 ma Se ostale karakterstke operacono pojačaača mou se smatrat dealnm dok je = kω = 9kΩ a) Ako je P = kω odredt nacrtat zasnost = f ( ) b) Ponot prethodnu tačku kada je P = 00Ω ešenje: a) Se dok je operacon pojačaač zan strujno orančenja l naponsko zasćenja u kolu je prmenjena neatna poratna sprea Ona čn da je = = = = = 0 Operacon pojačaač uć će u poztno zasćenje kada postane = OP max = /0 = OP max /0 = OP > OP P OP max OP < OP mn OP P P [] 0 ~0 [] Slka a Slka b Ekalentna šema pojačaača kada je operacon pojačaač u poztnom zasćenju pokazana je na slc a Kada je napon na zlazu operacono pojačaača je = OP max Ekalentna šema pojačaača kada je operacon pojačaač u neatnom zasćenju pokazana je na slc b Zbo smetrje kola se lako zaključuje da je operacon pojačaač u neatnom zasćenju kada je = OP mn Ekstremne rednost zlazne struje operacono pojačaača su OP max OP max = = ma < OP max P ( ) Slka c

14 4 Zbrka zadataka z Osnoa elektronke OP mn OP mn = = ma > OP mn P ( ) što znač da je zlaz operacono pojačaača uek u opseu zan strujno orančenja = f Na slc c prkazana je zasnost ( ) b) Zbo znatno manje otpornost P u oom slučaju pre će doć do strujno orančenja neo do naponsko zasćenja zan strujno orančenja u kolu je ostarena neatna reakcja pa je = = 0 Strujno orančenje sa ornje strane se dešaa kada postane OP max = = max = OP max ( P ( )) OP maxp = P ( ) = max /0 = 0 Ekalentna šema pojačaača kada operacon pojačaač uđe u poztno strujno orančenje pokazana je na slc d > < OP OP OP max OP mn P P = 00Ω P 0 Slka f [] ~0 [] 0 Slka d Slka e Strujno orančenje sa donje strane nastupa kada postane OP mn = P ( ) ( ) ( ) = = = mn OP mn P OP mn P = mn /0 = 0 Ekalentna šema pojačaača kada operacon pojačaač uđe u neatno strujno orančenje pokazana je na slc e = f kada je Na slc f pokazana je zasnost ( ) U kolu sa slke operacon pojačaač se napaja z baterja CC = EE = zlazna struja mu je orančena na opse 5mA OP 5mA a G može se smatrat da su mu ostale karakterstke A dealne Na ulaz pojačaača doeden je pobudn enerator čja je ems G = G 0 m sn(πft) Slka G0 = 5 f = khz a poznato je = = 0kΩ a) Ako je =00m odredt nacrtat remensk oblk zlazno napona (t) m b) Odredt maksmalnu ampltudu napona pobudno eneratora m max pr kojoj se na zlazu

15 Operacon pojačaač 5 dobja nezoblčen napon c) Ako se zmeđu zlaza pojačaača mase poeže potrošač čja je otpornost P odredt mnmalnu rednost oe otpornost P mn za koju je mouće ostart maksmalnu ampltudu z tačke b) G0 m G0 G0 0 0 m 0 0 m 0 m Slka a G t/ T ešenje: a) Prmenom prncpa superpozcje dobja se ( ) ( ) = G0 = 0 = 0 G0 G0 = G0 = odakle je () t = sn( π ft) 0 = 5 = 00m 0 m Na slc a prkazan su remensk djaram ulazno zlazno napona b) Mnmalna rednost zlazno napona određena je neatnm zasćenjem operacono pojačaača: = = max EE 0 m max EE G0 / m m max = EE G 0 / = 075 c) Maksmalna ampltuda pobudno napona z prethodne tačke može bt ostarena samo ako operacon pojačaač nje u neatnom strujnom orančenju U rančnom slučaju je 5mA = EE = 4 kω P mn = 36 kω mn OP mn 5mA P = EE OP mn P P t/ T OP mn m G 0kΩ A G ešenje: Slka 3 CC 3 U kolu sa slke 3 operacon pojačaač se može smatrat dealnm napaja se z jedne baterje za napajanje = 5 Poznato je: = / = kω CC = Odredt nacrtat zasnost f ( ) CC = Se dok je operacon pojačaač zan oblast zasćenja u kolu je ostarena neatna reakcja Stoa je G = = = 5 0G Operacon pojačaač će uć u poztno zasćenje kada postane = CC CC G = = ( CC) = = 05 0 Kada je G napon na zlazu je = CC = 5 Operacon pojačaač ulaz u neatno zasćenje kada postane G

16 6 Zbrka zadataka z Osnoa elektronke = 0 CC G = = = = 05 0 Kada je G napon na zlazu je = 0 = f Na slc 3a prkazana je zasnost ( ) 4 U kolu pojačaača sa slke 4 operacon pojačaač se može ~0 smatrat dealnm napaja se z jedne baterje CC = dok je 0 = 0kΩ G a) Ako je = m sn ( π ft) m = 0 f = khz odredt nacrtat remenske oblke napona u tačkama A B C kao Slka 3a zlazno napona (t) b) Odredt maksmalnu ampltudu napona pobudno eneratora za koju se na zlazu dobja nezoblčen napon mmax A Slka 4 B A 0 C CC ešenje: a) Pošto je ostarena neatna reakcja kolo je lnearno pa se može prment prncp nezasno dejsta baterje CC pobudno eneratora Pošto su s kondenzator C na učestanost pobudno snala on se ponašaju kao kratk spoje dok su otorene eze za jednosmerne snale Na osnou ooa je CC CC A ( t) = ( t) B ( t) = CC C ( t) = 0 ( t) ( t) = 0 ( t) ( t) = m sn(πft) Na slc 4a prkazan su remensk djaram releantnh napona b) Maksmalna ampltuda pobudno napona odredjena je ulaskom operacono pojačaača u zasćenje Tada je Cmax = CC C mn = 0 Pošto je () t = / z blo ko usloa dobja se C CC CC / CC CC CC CC CC CC CC / 0 CC m m 0 / / 0 m m 0 0 m 0 m Slka 4a A B C G t/ T / / t/ T t/ T / / t/ T

17 Operacon pojačaač 7 sta rednost maksmalne ampltude pobudno napona pr kojoj ne dolaz do odsecanja zlazno napona CC m max = = 06 0 A 0 B A 9 C CC 5 U kolu pojačaača sa slke 5 operacon pojačaač je dealan napaja se z jedne baterje CC = dok je = 0kΩ a) Ako je = msn( π ft) m = 0 f = khz odredt remenske oblke napona u tačkama A B C kao zlazno napona (t) b) Odredt maksmalnu ampltudu napona pobudno eneratora mmax za koju se na zlazu dobja nezoblčen napon Slka 5 ešenje: a) Prmenom prncpa superpozcje dobja se CC CC A( t) = B ( t) = ( t) () CC C t = 0 () t () t = 0 () t ( t) = sn(πft) b) Maksmalna ampltuda pobudno napona odredjena je ulaskom operacono pojačaača u zasćenje Tada je Cmax = CC c mn = 0 odakle se dobja CC m max = = 06 0 m F P 6 Na slc 6 je prkazan jedan transrezstansn pojačaač Operacon pojačaač se može smatrat dealnm dok je = 00kΩ = 0kΩ a) Odredt otpornost F tako da transrezstansa pojačaača bude r = / = 0kΩ m b) Odredt otpornost ur koju d pobudn enerator P Slka 6 ešenje: a) Pošto je u kolu prmenjena neatna poratna sprea to je = = 0 = F odakle se dobja transrezstansa pojačaača rm = / = F odnosno otpornost F F = rm = 0kΩ b) Zbo prmenjene neatne poratne spree otpornost koju d pobudn enerator jednaka je nul = 0 ur

18 8 Zbrka zadataka z Osnoa elektronke P p 7 Na slc 7 je prkazan jedan transkonduktansn pojačaač Operacon pojačaač se može smatrat dealnm dok je = = 0kΩ P a) Odredt otpornost F tako da transkonduktansa pojačaača bude = / = ms m p b) Odredt otpornost r koju d potrošač P F ešenje: Slka 7 t F t a) Zbo ostarene neatne poratne spree je = = p = / F odakle se dobja transkonduktansa pojačaača m = p/ = / F odnosno otpornost F F = / m = kω b) Na slc 7a je prkazana šema za male snale z koje se određuje otpornost koju d potrošač Prema ooj slc je P = = 0 t = / F = 0 odakle se zaključuje da je = / r t t Slka 7a P 8 Na slc 8 je prkazan jedan strujn pojačaač Smatrat da je operacon pojačaač dealan dok je: = 0 kω = 0kΩ = kω p p a) Odredt otpornost tako da strujno pojačanje pojačaača bude β = / = 50 p b) Odredt otpornost ur koju d pobudn enerator c) Odredt otpornost r koju d potrošač P ešenje: Slka 8 a) Zbo ostarene neatne poratne spree je = = 0 = Prmenom Krhofoo zakona dobja se p / = 0 p = ( / ) odakle se nalaz strujno pojačanje pojačaača p β = = odnosno otpornost = ( β ) = 49kΩ b) Zbo neatne poratne spree otpornost koju d pobudn enerator jednaka je nul = 0 ur

19 Operacon pojačaač 9 c) z sto razloa kao u prethodnoj tačk otpornost koju d potrošač P je Slka 9 t ( a) ( b) t Slka 9 p P t t t t P r 9 Na slc 9 je prkazan jedan transkonduktansn pojačaač Smatrat da je operacon pojačaač dealan a) Odredt transkonduktansu pojačaača = / m p b) Odredt otpornost ur koju d pobudn enerator c) Odredt otpornost r koju d potrošač ešenje: P a) U kolu je ostarena neatna poratna sprea jer je Zato až: = P P = = p = = = odakle se dobja transkonduktansa pojačaača p m = = b) Otpornost koju d pobudn enerator određuje se na osnou šeme sa slke 9a Korsteć rezultate z prethodne tačke može se psat: = t = 0 = = ( P) t t P = ( ) t P t t t = t ur = = ( P ) = t P c) Na slc 9b pokazana je šema z koje se određuje otpornost koju d potrošač Prema ooj slc je = = t t t t t = = = 0 što znač da je otpornost koju d potrošač t r = t 0 Pobudn enerator maju ems G G unutrašnje otpornost = = 00Ω Ako su na raspolaanju jedan dealn operacon pojačaač potrebne otpornost projektoat kolo koje obalja funkcju: a) = 3G 5G ; b) = 3G 5G P P

20 0 Zbrka zadataka z Osnoa elektronke ešenje: G G Slka 0a 3 3 odakle se nalaze nepoznate otpornost 3 = 3 Ako se usoj da je 3 = 5kΩ dobja se = 0kΩ 6k 9 a) Na slc 0a je prkazano kolo koje obalja funkcju = 3G 5G Pošto je 9 = = 0 za prethodnu operacju je potrebno da bude 3 3 = 03 = de je = = Sređanjem prethodnh jednakost se dobja 3 03 = = = 5 = Ω = = 99 kω = = 59 kω b) Na slc 0b je prkazano kolo koje obalja operacju = 3G 5G Prmenom prncpa superpozcje dobja se = G G 3 G 4 5 de je = 4 = 4 G 4 Poređenjem željeno ostareno se dobja da mora bt 3 = = Ako se usoj da je = = 0kΩ 5 = 0kΩ Slka 0b dobja se 3 = 30kΩ 4 = 5 = 4kΩ = = 99kΩ 4 = 4 = 39kΩ 5 3 Slka A d ρ Operacon pojačaač u kolu sa slke ma konačno dferencjalno pojačanje a faktor potskanja napona srednje d s d rednost ρ = a / a dok su mu se ostale karakterstke dealne a) Odredt naponsko pojačanje a = / a b) Odredt relatnu rešku a δ = de je a naponsko a pojačanje pojačaača u dealnom slučaju ad ρ

21 ešenje: Slka a Ad ρ Operacon pojačaač a) Zasnost zlazno napona u funkcj ulaznh napona u kolu operacono pojačaača pokazano na slc a data je sledećm zrazom as s = add ass = ad d s = ad d a d ρ d = s = Dferencjaln napon napon srednje rednost ulaznh napona u kolu sa slke su d = = s = a posle smene postaje = ad ( ) ad ad ρ = ρ ρ odakle se dobja naponsko pojačanje ad ρ a = = ad ρ b) Kada ad ρ naponsko pojačanje pojačaača postaje a pa je relatna reška a a d d a a ρ ρ δ = = a = = a a a d ρ d ad ρ ρ 3 G Slka OS B A B A ealn operacon pojačaač A modeluje se preko dealno operacono pojačaača A jednosmernh nedealnost polarzaconh struja B B naponsko ofseta (razdešenost) OS slka Operacon pojačaač se napaja z baterja = = dok je: CC EE = 9 = 5kΩ = m OS B = 0 45μA B = 05μA a) Odredt otpornost 3 tako da u odsustu pobudno snala ( G = 0) bude = 0 b) Pod usloom z prethodne tačke odredt nacrtat zasnost = f ( ) G

22 Zbrka zadataka z Osnoa elektronke ešenje: a) Prmenom prncpa superpozcje se dobja = G OS 3B B Da b zlazn napon u mrnoj radnoj tačk bo nula potrebno je da bude = 0= ( / ) OS ( / ) 3B B B ( / ) CC OS 3 ( B = = OS ) = 34 kω / 0 EE 0 Slka a ~0 EE 0 CC G ( ) B B B b) Pod usloom z prethodne tačke zlazn napon je = ( / ) G = 0G Oaka zasnost až se dok je operacon pojačaač zan zasćenja Oo je spunjeno kada je ulazn napon u opseu EE /0 G CC /0 Kada je G > CC /0 = operacon pojačaač je u poztnom zasćenju = CC = dok je pr G < EE /0 = u neatnom zasćenju Tada je = = Na slc a prkazana je prenosna karakterstka f ( ) G EE = B B 3 ealn operacon pojačaač modeluje se preko dealno operacono pojačaača strujnh zora B = 00nA B = 00nA koj predstaljaju ulazne polarzacone struje realno operacono pojačaača Poznato je = 00kΩ a) Odredt naponsko pojačanje a = / b) Odredt otpornost tako da ulazna struja u Slka 3 mrnoj radnoj tačk bude = 0 c) Odredt rednost zlazno napona u mrnoj radnoj tačk ešenje: a) Naponsko pojačanje pojačaača je a = / = b) Prema Krhofom zakonma je = B B = = B B = B odakle se dobja da je = = 00kΩ c) Napon na zlazu u mrnoj radnoj tačk je = B = 0m B B B = =

23 G B B B A A Operacon pojačaač 3 4 ad kompenzacje ulazne polarzacone struje paralelno sa ulazom operacono pojačaača A postaljeno je kolo sa pojačaačem A koje ma ste polarzacone struje kao pojačaač A B = 00nA ealn operacon pojačaač A A modeloan su dealnm operaconm pojačaačma A A strujnm zorma B dok je = MΩ a) Odredt tp bpolarnh tranzstora u ulaznom dferencjalnom pojačaaču operaconh pojačaača A A b) Odredt otpornost tako da ulazna struja polarzacje bude = 0 ešenje: B a) Ulazne struje u operacon pojačaač maju realn smer kao struja strujnh zora kojm se modeluju polarzacone struje Pošto struja ulaz u ulazne prključke realnh operaconh pojačaača na ulazu je Slka 4 dferencjaln pojačaač sa NPN tranzstorma b) Pošto je u kolu pojačaača A ostarena neatna reakcja to je = B = = B Da b struje bla nula treba da je = 0= B = B B = B = = MΩ C C A 5 Operacon pojačaač A ma na ulazu dferencjaln pojačaač sa NPN tranzstorma čje su struje baze B = B = B = 05μA dok mu se se ostale karakterstke mou smatrat dealnm Poznato je = = 0kΩ C = C a) Odredt naponsko pojačanje pojačaača a = / b) Odredt otpornost koju d pobudn enerator Slka 5 c) Odredt rednost zlazno napona u mrnoj radnoj tačk Slka 5a A ešenje: a) Na slc 5a prkazana je šema pojačaača za male snale S obzrom da je u kolu ostarena neatna reakcja to je = = = odakle se dobja da je naponsko pojačanje a = / = b) Na osnou razmatranja z prethodne tačke zaključuje

24 4 Zbrka zadataka z Osnoa elektronke B B se da je = = 0 = = 0 odakle se dobja otpornost koju d pobudn enerator : = / u c) Na slc 5b prkazana je ekalentna šema kola pojačaača u mrnoj radnoj tačk Prema ooj slc zlazn napon u mrnoj radnoj tačk je = ( ) B = 0m Slka 5b 4 B B 3 6 U kolu pojačaača sa slke 6 strujnm zorma B = μa modeloan je utcaj ulaznh polarzaconh struja operacono pojačaača Se ostale karakterstke oo operacono pojačaača mou se smatrat dealnm dok je = kω = 0 kω 3 = kω a) Odredt otpornost 4 tako da ulazna struja polarzacje bude = 0 b) Odredt jednosmernu rednost zlazno napona u mrnoj radnoj tačk c) Odredt naponsko pojačanje pojačaača a = / d) Odredt otpornost koju d pobudn enerator ešenje: Slka 6 a) Na slc 6a prkazana je ekalentna šema pojačaača u mrnoj radnoj tačk Prema ooj slc je = 3 = 4 4 = 3 B/ 4 Struja koja protče kroz pobudn enerator u mrnoj radnoj tačk je = = = / B 4 4 B 3 B 4 odakle se zaključuje da će oa struja bt nula kada je 4 = 3 = kω B 4 4 B 3 Slka 6a Slka 6b

25 Operacon pojačaač 5 b) Na osnou ste slke kao u prethodnoj tačk zaključuje se da je zlazn napon u mrnoj radnoj tačk = B = 0m c) Na slc 6b prkazana je šema pojačaača za male snale Prema ooj slc naponsko pojačanje je a = / = / = d) Na osnou slke 6b zaključuje se da je = = 0 4 odakle se dobja otpornost koju d pobudn enerator = / u Slka 7 OS B / B rednost zlazno napona u mrnoj radnoj tačk 3 7 U kolu nertujuće pojačaača upotrebljen je operacon pojačaač koj je modeloan dealnm operacon pojačaačem strujnm zorma B B B = = μa OS = B B = 0μA koj predstaljaju utcaj ulaznh polarzaconh struja ad kompenzacje utcaja polarzaconh struja na rednost zlazno napona u mrnoj radnoj tačk postaljen je otpornk 3 koj zadooljaa uslo 3 = Poznato je = 00 = 00 kω Odredt jednosmernu ešenje: Prmenjujuć prncp nezasno dejsta eneratora B OS slke 7a 7b dobja se ( ) ( ) = B = 0 OS = 0 OS B B OS / B 3 3 Prema slc 7a je Slka 7a Slka 7b = = ( ) = B 3B

26 6 Zbrka zadataka z Osnoa elektronke ( ) B 3B = = ( 3) B = 0 Prema slc 7b je = = 3 OS / OS = 0 OS = 3 OS = = OS = 0m 8 U kolu sa slka 8a 8b upotrebljen su opera-con pojačaač koj je modeloan dealnm operaconm pojača-ačem eneratorom naponsko ofseta = m Poznato je = 99 = 99 kω a) Odredt naponska pojačanja a = / a = / b) Odredt jednosmerne rednost zlaznh napona OS OS OS ešenje: a) Naponska pojačanja a a međusobno su jednaka a = a = = 00 b) Pošto je kondenzator otorena eza u ustaljenom stanju napon na zlazma kola Slka 8a Slka 8b sa slke 8a 8b međusobno se razlkuju: = / = 00m = = m ( ) OS OS A Slka X A 3 9 U kolu sa slke 9 operacon pojačaač se mou smatrat dealnm dok je: = kω = 9 kω 3 = 5kΩ a) Odredt nacrtat zasnost naponsko pojačanja a = / u funkcj promene otpornost X 0 X 3 a = f ( X ) b) Ako je = m sn( π ft) m = f = khz za obe rančne rednost otpornost X odredt remensk oblk zlazno napona (t) ešenje: a) Operacon pojačaač A sa otpornostma čn nenertujuć pojačaač čje je pojačanje a = / = 0 = 0

27 Operacon pojačaač 7 a Prmenom Krhofoh zakona dobja se 0 A = X X = A 3 3 X X = X 0 X 0 = = X 3 3 a 0 X = = 3 0 Zasnost pojačanja a od promene položaja klzača potencometra X 0 X 3 prkazana Slka 9a je na slc 9a b) Kada je X = 0 pojačanje je a = 0 pa je () t = 0 sn( π ft) dok je pr X = 3 zlazn napon () t = 0 sn( π ft) G a = 08 Poznato je 9 9kΩ ešenje: A U A 30 U kolu sa slke 30a operacon pojačaač A se može smatrat dealnm Pojačaač A ma ulaznu otpornost u zlaznu otpornost 0 dok mu je karakterstka naponsko pojačanja pokazana na slc 30b de je a = 09 = = Odredt nacrtat zasnost = f ( ) ( ) G = za poztne za neatne rednost napona na zlazu pojačaača A u kolu je ostarena neatna poratna sprea Pošto je pojačaač A dealan to je ~0/a Slka 30c ~ a Slka 30a Slka 30b 0 ~0/a G ~0 0 ~0 G 0 ~ a U = = G G = = G = 0G Prethodna zasnost ne zas od znaka ulazno odnosno zlazno napona Napon na zlazu operacono pojačaača A za neneatne rednost G

28 8 Zbrka zadataka z Osnoa elektronke ulazno napona menja se po zakonu 0 = = = 0 dok je za neatne rednost G G a a 0 = = = < 0 G 5 G a a Na slc 30c prkazane su prenosne karakterstke = f ( ) ( ) G G G = 3 U kolu sa slke 3 operacon pojačaač se mou smatrat dealnm a) Odredt polartet ulaznh prključaka operaconh pojačaača tako da u kolu bude ostarena neatna poratna sprea b) Pod usloom z tačke a) odredt naponsko pojačanje a = / ešenje: a) Sečenjem β a krua dobja se kolo prkazano na slc 3a Posle ooa je Slka 3 = t / = t / Da b u kolu bla ostarena neatna poratna sprea fazn stao napona r t moraju se razlkoat u opštem slučaju za ( k ) π k = 0 U našem slučaju oaj uslo može bt spunjen na da načna Ako je ornj prključak operacono pojačaača A plus prključak zbo eće pojačanja po kolu poratne spree de se nalaz pojačaač A njeo prključak treba da je plus prključak Ako napon t poraste za st znos porašće napon Zbo operacono pojačaača A eć je porast napona 3 od napona Da b u kolu bla ostarena neatna poratna sprea napon r treba da opada a oo će bt spunjeno kada Slka 3a A r t A A A je donj prključak operacono pojačaača A mnus prključak Dru načn poezanja prključaka koj obezbeđuje neatnu poratnu spreu je da je ornj prključak operacono pojačaača A mnus prključak Usled ooa usloa za prmenu neatne poratne spree ϕ ( r / t) = ( k ) π prključak treba da je mnus prključak operacono pojačaača A Oba načna su teorjsk mouća Praktčno je mouć samo dru načn poezanja operaconh pojačaača u kolo Name zbo kašnjenja snala kroz kolo pojačaača A u prom slučaju u kolu će postojat poztna poratna sprea a kolo će bt nestablno U druom slučaju (ornj prključak pojačaača A je mnus) pre poezanja pojačaača A u kolu pojačaača A je postojala neatna reakcja (lokalna) b) Kada je u kolu ostarena neatna reakcja tada je / = a = / = / = ( ) U kolu sa slke 3 operacon pojačaač se mou smatrat dealnm G

29 Operacon pojačaač 9 A a) Odredt polartet ulaznh prključaka operaconh pojačaača tako da u kolu bude ostarena neatna poratna sprea b) Pod usloom z tačke a) odredt naponsko pojačanje a = / ešenje: A a) Pošto se poratna sprea raća samo na jedan ulazn prključak operaconh pojačaača za prmenu neatne poratne spree ornj prključak pojačaača A treba da je mnus prključak Zbo ooa donj prključak pojačaača A Slka 3 treba da bude plus prključak Na oaj načn je po kružnom toku snala ostaren fazn sta od π b) Pojačaač A se nalaz u konfuracj jednčno nertora pa je = Preko razdelnka napona se dobja / = /= a = / = Slka 33 9 P A A P nezoblčeno napona na potrošaču pm max 33 U kolu sa slke 33 operacon pojačaač su dealn napajaju se z baterja CC = EE = 5 dok je = 0 kω P = 50Ω a) Odredt naponsko pojačanje a = / b) Odredt maksmalnu ampltudu smetrčno p ešenje: a) U kolu oba operacona pojačaača ostarena je neatna poratna sprea pa je 9 A = A = A = A = 0 P = = 0 P = P = 0 = = 0 a = / = 0 P P P b) S obzrom da su napon na zlazma operaconh pojačaača protfazn maksmalna ampltuda napona na potrošaču je pm max = CC EE = CC = 0 34 U kolu pojačaača sa slke 34 operacon pojačaač je dealan parametr MOS tranzstora su = B= μ C W / L= ma/ dok je = MΩ = 0kΩ > 0 T n ox a) Ako je U = 0 odredt mnmalnu rednost napona = mn za koju je tranzstor zan oblast zakočenja b) Ako je > mn pod usloom z prethodne tačke odredt u kom režmu rad tranzstor = f c) Ako tranzstor ostaje u oblast rada z prethodne tačke odredt zasnost ( ) p U

30 30 Zbrka zadataka z Osnoa elektronke Smatrat da je D >> d) Odredt zasnost pojačanja a= d / du u funkcj referentno napona a = ( ) M D ešenje: U a) U kolu je ostarena neatna poratna sprea Slka 34 te je U = = = 0 DS = 0 G = = Da b tranzstor bo zan oblast zakočenja potrebno je da bude spunjen uslo GS > T = mn = T = b) Pošto je GS > T DS = 0 < GS T tranzstor je u trodnoj oblast c) Struja drejna MOS tranzstora u trodnoj oblast je DS D = BDS GS T odakle se dobja da je U U D B = U T = BU T Na osnou struje drejna dobja se zlazn napon ( ) = U = U D U D = U B T d) Naponsko pojačanje je d a = = = B T = 9 5 du u Kolo predstalja naponsk kontrolsan pojačaač a pojačanje je lnearna funkcja kontrolno napona Kada je tranzstor zakočen pojačanje je najmanje a mn = DD Slka 35 D D M 4 3 P P 35 U kolu sa slke 35 operacon pojačaač se može smatrat dealnm napaja se z baterje = dok je: DD B = ma/ = λ 0 T = 33kΩ 4 = 0 kω = 0kΩ = 0kΩ D P a) Odredt otpornost 3 tako da napon na zlazu operacono pojačaača u mrnoj radnoj tačk bude = DD / b) Odredt otpornost tako

31 da naponsko pojačanje bude a = / = 0 p Operacon pojačaač 3 c) Odredt otpornost u koju d pobudn enerator otpornost koju d potrošač ešenje: a) U mrnoj radnoj tačk kondenzator su otorene eze a pošto je u kolu ostarena neatna reakcja to je DD D = = 300μA GS = T D / B = 77 D 3 GS = = = = 4 kω 3 4 DD GS GS b) Na slc 35a je pokazana šema pojačaača za male snale Pošto je D operacon pojačaač dealan a u kolu je prmenjena neatna poratna sprea struja drejna jednaka je nul D d = 0 p Stoa je s = 0 = x d P x 3 x = p 4 3 M odakle se dobja naponsko pojačanje 3 p a = = odnosno otpornost Slka 35a = = kω a c) Prema šem za male snale otpornost koju d pobudn enerator je u = = kω a pošto je operacon pojačaač dealan otpornost koju d potrošač P je = 0 P C M 3 M Slka 36 M 4 M C 36 U kolu sa slke 36 s tranzstor su dentčnh parametara a operacon pojačaač su dealn a) Ako su tranzstor M M u trodnoj oblast odredt zasnost = f ( ) = b) Ako je = = odredt mnmalnu rednost oo napona za koj až prethodna zasnost

32 3 Zbrka zadataka z Osnoa elektronke ešenje: a) S obzrom da je u kolu ostarena neatna poratna sprea da su operacon pojačaač dealn to je DS = DS = C Prema Krhofoom zakonu je = D3 = D = D4 = D a pošto su tranzstor M M u trodnoj oblast to je DS C = B GST DS = B T C DS C = B GS T DS = B T C C C = = BC T T = BC ( ) b) Mnmalna rednost napona određena je zlaskom tranzstora M M z trodne oblast mn = C T U Slka 37 J J SS DD 37 U pojačaaču sa slke 37 operacon pojačaač je dealan napaja se z baterja SS = DD = Parametr JFET-oa su: P = DSS = 4 ma λ 0 dok je = 00 kω a) Odredt polartet ulaznh prključaka operacono pojačaača tako da u kolu bude ostarena neatna reakcja b) Ako su tranzstor u zasćenju odredt zasnost = f ( ) U c) Odredt opse ulazno napona Umn U Umax u kojem až prethodna zasnost ešenje: a) S obzrom na to da je ornj prključak tranzstora J sors prključak operacono pojačaača treba da je mnus prključak Oako se postže da je fazn sta po kružnom toku snala π b) S obzrom da je pojačanje pojačaača a potencjal sorsa oba tranzstora su jednak a pošto su otpornc u sorsu jednak struje drejna međusobno su m jednake odnosno napon ejt-sors Na osnou prethodno se zaključuje da je = U c) Kada su tranzstor u zasćenju struje drejna su m jednake Mnmalna rednost ulazno napona određena je ulaskom tranzstora J J u trodnu oblast Umn = DD DGmax = DD P = 0 Maksmalna rednost ulazno napona može bt određena ulaskom u zakočenje tranzstora J J Umax = SS GSmax = SS P = 4 Međutm oo nje orančaajuć faktor Pošto će pre toa zlaz operacono pojačaača otć u poztno zasćenje oo određuje maksmalnu rednost ulazno napona Umax = max = SS =

33 Operacon pojačaač 33 U J J J 3 DD U pojačaaču sa slke 38 operacon pojačaač je dealan napaja se z baterja DD = SS = Parametr JFET-oa su: = = 5mA λ 0 dok je P DSS = 0kΩ 3 = kω a) Odredt otpornost 4 tako da je struja drejna u mrnoj radnoj tačk D = 50μA a naponsko pojačanje a = / = 0 b) Ako je P = 0P P = 099P odredt rednost zlazno napona u mrnoj radnoj tačk u ešenje: a) U kolu je prmenjena neatna poratna sprea SS usled čea su struje drejna međusobno jednake Slka 38 Napon ejt-sors dferencjalno para takođe su jednak pa je u mrnoj radnoj tačk U = 0 = 0 Tranzstor J 3 sa otpornkom čn strujn zor tako da je P( D3/ DSS ) P( D/ DSS ) D3 = D = = = 33kΩ D3 D Pošto su napon na ejtoma dferencjalno para jednak to je G = G = U U = = U 3 z usloa da je naponsko pojačanje a = / u = 0= 4/ 3 dobja se otpornost 4 = a = 9 = 9kΩ ( ) b) Zbo neatne poratne spree pored razlčth napona praa struje drejna dferencjalno para ostaju međusobno jednake Pošto je D D = D = D3 D = D = D3 / Napon na ejtu JFET-a J u mrnoj radnoj tačk je D D D G = GS GS = P P = ( PP) DSS DSS DSS pa je zlazn napon 4 4 D = G = ( PP) = 64 m 3 3 DSS 39 U kolu sa slke 39 operacon pojačaač su dealn napajaju se z baterja = = dok je = 0kΩ CC EE G = G0 msn G0 = 5 f = khz odredt napone na zlazma sh operaconh pojačaača b) Odredt maksmalnu ampltudu napona pobudno eneratora m max za koju se na zlazma sh operaconh pojačaača dobja nezoblčen napon a) Ako je ( π ft)

34 34 Zbrka zadataka z Osnoa elektronke c) Odredt otpornost koju d pobudn enerator G A A A 3 3 A 4 Slka 39 ešenje: a) Pošto su operacon pojačaač dealn a u kolu je ostarena neatna poratna sprea to je t () t () t = () t = sn( π ft) () t () t sn( π ft) G A m = = A m G() t () t G A4 t 3() t = () t = () t = msn( π ft) () = 3 = 0 = 5 () t = A4() t = A4() t = G0 = 5 b) Na osnou prethodne tačke se zaključuje da je: () t = G0 = 5 () t = G0 = 5 A 4 A () t = 0 3 () t = 0 3 t Operacon pojačaač A uć će u zasćenje kada postane t max = CC = G0 mmax odakle se dobja maksmalna ampltuda t ulazno napona = = Slka 39a određuje otpornost koju d pobudn enerator Prema ooj slc je = t = t 3 = t t 3 t t t = = = odakle se dobja da je otpornost koju d pobudn enerator = / = = 0kΩ u t t mmax CC G0 7 c) Na slc 39a pokazana je uprošćena šema za male snale z koje se 40 U kolu sa slke 40 operacon pojačaač se mou smatrat dealnm a poznato je: = 50Ω = 336 Ω a) Ako je X = 0 odredt otpornost koje se de na prključcma b) Ako je X = 0 = 0 3 = 0 a = sn ( π ft) odredt napone na prključcma 3 c) Ponot prethodnu tačku ako je prključak otoren ( = 0 ) d) Ponot tačku b) ako je prključak kratkospojen sa masom e) Ako je zlaz poslednje operacono pojačaača doede na ulaz pro operacono X = 3 ponot tačku b) f) Ako je = 0 = sn ( π ft) 3 = 0 odredt napone na prključcma 3

35 Operacon pojačaač 35 X X 0 A 0 A A 3 3 Slka 40 ešenje: a) Operacon pojačaač su dealn pa su m zlazne otpornost jednake nul Stoa je 0 = 0 = 30 = = = 50Ω Pošto je sta unutrašnja otpornost eneratora j j= 3 ostareno je prlaođenje po snaz b) S obzrom na prethodn rezultat () t () t = () t = = 05 sn( π ft) Napon na plus prključku operacono pojačaača A je nula pa je () t = ( / ) () t =68 sn( π ft) Napon na plus prključku druo operacono pojačaača je A = pa se prmenom Krhofoo zakona dobja A = 4 4 () t = () t = () t = () t = 05 sn( π ft) 4 8 Kada se znaju napon prmenom prncpa superpozcje dobja se = = = = 8 8( ) 5 =

36 36 Zbrka zadataka z Osnoa elektronke Po analoj sa naponom može se dobt napon na prključku 3: = = Napon na zlazu poslednje operacono pojačaača je ( ) = = c) Kada je otoren prključak = 0 napon na zlazu operacono pojačaača A se ne menja ( = 0 ) () t = 05 sn( π ft ) ( ) ( t) = ( t) =68 sn π ft dok je 4 () t = () t () t = () t = sn( π ft) Kao što se d oa rednost je da puta eća od rednost kada je prključak prlaođen potrošaču po snaz Napon na zlazu druo operacono pojačaača je 8 () t = () t () t = () t =() t odakle se dobja ( ) ( π ) ( t) = 68 sn ft 4 () t = () t = 0309 () t = 05 sn ft 3 4 ( π ) d) Kada je prključak da uzemljen tada je ( t) = ( t) = ( t) = 68 sn ( π ft) 4 3() t = () t = 0309 () t = 05 sn( π ft) 4 e) Kada se zlaz operacono pojačaača A 3 doede na ulaz X napon u kolu se neće proment u odnosu na tačku b) = 05 sn ( π ft) =05 sn ( π ft) 3 () t 0 f) Sada je prključak enerator dok su prključc 3 prlaođen potrošač Zbo smetrje kola sada je = 05 sn ( π ft) 3 =05 sn ( π ft) () t 0 Kolo obalja funkcju crkulatora 4 U kolu sa slke 4 upotrebljen su dealn operacon pojačaač koj se napajaju z baterje = 5 dok je: = sn( πft) f = khz = 0kΩ = 50Ω = 600Ω CC m a) Odredt polartet ulaznh prključaka operaconh pojačaača A A4 tako da u kolu bude ostarena neatna poratna sprea Pod usloom z tačke a) odredt: b) zasnost ) u funkcj parametara kola; P ( c) otpornost koju d potrošač P ; d) maksmalnu rednost ampltude m max pr kojoj još uek až zasnost z tačke b) P

37 Operacon pojačaač 37 A CC A A 3 P P A 4 ešenje: Slka 4 a) Operacon pojačaač A A 3 maju poratnu spreu raćenu samo na jedan ulaz Po kružnom toku snala fazn sta treba da je π pa su stoa ornj ulazn prključc oh pojačaača mnus prključc Na osnou faznh staoa rednost otpornost u kolu pojačaača za prmenu neatne poratne spree potrebno da ornj ulazn prključc pojačaača A A 4 budu mnus prključc b) Zbo ostarene neatne poratne spree kolo je lnearno Stoa ćemo prment prncp superpozcje deloanja baterje za napajanje pobudno A eneratora Kada deluje samo baterja CC ekalentno kolo pojačaača je prkazano na slc 4a Prema ooj slc je: = 3 = CC /= 5 CC A = 4 CC = A CC / CC / CC / odakle se dobja da je = 4 Pošto je CC A 4 = A 4 4 CC 4 = A 4 smenom se dobjaju jednosmerne rednost napona Slka 4a na zlazma pojačaača A A 4 : = 4 = CC /= 5 S obzrom da je potrošač kapactno sprenut sa kolom pojačaača = P ( ) 0 CC

38 38 Zbrka zadataka z Osnoa elektronke A Ekalentna šema kola kada u8 kolu deluje samo enerator prkazana je na slc 4b Prema ooj slc je = = b 4 a a a = P 4 b b = P Sabranjem prethodne de jednakost dobja se a b = dok njhoo oduzmanje daje A 4 p = 4 b 09 P Pošto je Slka 4b a b = a b = p sabranjem oduzmanjem se dobja a = ( 09) b = ( 09) a = 004 b = = a = 04 = 096 = 0 04 c) Na slc 4c prkazana je šema z koje se određuje otpornost koju d potrošač P Prema ooj slc je A t t t t t = t t t t = Sabranjem prethodnh jednakost dobja se t t t t t = ( t t) odnosno t = t A odakle se dobja otpornost koju d 4 4 t potrošač t ( ) = = = t 4 Slka 4c = 4 = 50Ω d) Prmenom prncpa superpozcje za napone na zlazma operaconh pojačaača se dobja a P p

39 Operacon pojačaač 39 CC = CC CC = = CC 4 = 04 Očto je da je maksmalna ampltuda napona pobudno eneratora određena ulaskom operacono pojačaača A 4 u zasćenje: / m max = CC = U kolu sa slke 4 operacon pojačaač su dealn s bpolarn tranzstor su dentčnh karakterstka sa β = 0 parametr MOS tranzstora su: B = ma/ = F CES λ 0 dok je: = = 5 0 = 500μA = = 0kΩ B M ešenje: DD SS a) Kada je B = 0 kolektorske struje tranzstora Q Q međusobno su jednake C = C = 0 /= 50μA Tranzstor M M3 M M 4 čne strujno oledalo te je D = C = D3 = 50μA D = C = D4 = 50μA Pošto je M M 3 B Q Q Q3 Q4 Slka 4 0 A A SS A 3 a) Ako je B = 0 = 0 odredt se struje drejna kao se kolektorske struje u kolu b) Ako su s tranzstor u aktnm režmma odredt zasnost = f ( B ) a zatm objasnt funkcju kola c) Ako je B = 0 odredt opse rednost napona mn < < max za koj až zasnost z prethodne tačke Smatrat da je BE max = 075 / = 0 C3 = C4 = D3 = D4 = 50μA = 0 D5 = C3 C4 = C3 = 0 = 500μA b) Sa četr bpolarna tranzstora rade u drektnom aktnom režmu pošto je CB = 0 te je ln C ln C ln C B = BE BE = T T = T S S C ln C ln C ln C B = BE BE = T T = T S3 S4 C4 odakle se dobja = M 5 SS M 4 CC4 C3 C DD A 4 T

40 40 Zbrka zadataka z Osnoa elektronke Dalja prmena Krhofoh zakona daje: D3 = D = C D4 = D = C D3 = C3 D4 = C4 a posle smene postaje D3 C C C3 = = = C C4 C C = C C D4 C B C t C = = e = e Na osnou poslednje zraza se zaključuje da kolo predstalja kontrolsan pojačaač (oslabljač) čje se pojačanje podešaa kontrolnm naponom B c) Mnmalna rednost napona određena je zakočenjem tranzstora Q3 Q 4: mn = 0 / = 5 dok je maksmalna rednost oo napona određena zasćenjem operacono pojačaača A 4 : max = max = CC = 5 B t A A 3 43 U kolu sa slke 43 operacon pojačaač se mou smatrat dealnm a) Odredt zasnost struje potrošača u funkcj napona = f ( ) b) Odredt otpornost koju d potrošač P c) Odredt dferencjalnu ulaznu otpornost u Slka 43 Pošto je t Slka 43a P ešenje: a) S obzrom da u kolu postoj neatna poratna sprea to je A = A = A A = A = A A = A A = = 3 smenom se dobja = t = A 3 = A t = = ( ) 3 3 t Struja potrošača proporconalna je razlc t napona ne zas od otpornost potrošača što znač da je kolo naponsk kontrolsan strujn zor

41 Operacon pojačaač 4 b) Na slc 43a prkazana je šema za male snale z koje se određuje zlazna otpornost = t / t Prema oznakama na slc zaključuje se da je struja test eneratora t t t t = = = 0 = t / t c) S obzrom da je dferencjalna ulazna otpornost je A A A = = u = 44 U kolu strujno zora upotrebljen su tranzstor sa: - λ = 004 dok je = 3 = 50μA DD M Slka 44 A DD A 0 B = μ C W / L= ma/ = 07 n ox a) Ako su operacon pojačaač dealn odredt struju strujno zora 0 b) Odredt rednost napona tako da se ostar najmanja mnmalna rednost napona 0 za koju su s MOS tranzstor u zasćenju Zanemart utcaj Earlyjeo efekta Ako je naponsko pojačanje operaconh pojačaača a = 50 dok su m se ostale karakterstke dealne odredt: c) zlaznu otpornost strujno zora 0 ; d) otpornost koju d strujn zor ešenje: a) Struje drejna tranzstora M M su B B D = ( GS T)( λds) D = ( GS T)( λds) B = B = B T = T = T λ = λ = λ Zbo ostarene neatne poratne spree u kolu napon drejn-sors tranzstora M M međusobno su jednak DS = DS = GS = GS D = tako da je B ( GS T )( λ DS) D = = B 0 = D3 = D = D = = 50μA D ( GS T )( λds ) Jakom neatnom poratnom spreom zjednačaaju se napon drejn-sors tranzstora M M čme se postže preczno podešaanje odnosa referentne struje strujno zora 0 b) Mnmalna rednost napona 0mn određena je ulaskom tranzstora M 3 u trodnu oblast 0 mn = DS3mn = / B Oa rednost postaje mnmalna kada se zabere tako da tranzstor M bude na ranc trodne oblast zasćenja Tada je M 3 M 0 T

42 4 a u Slka 44a DSmn / B = = ( ) s3 m s3 u r ds3 t r ds Zbrka zadataka z Osnoa elektronke t = = / B = 447 m 0 mn mn mn DS3mn c) Na slc 44a je prkazana šema za male snale na osnou koje se određuje zlazna otpornost strujno zora Prema ooj slc je r = = ( a ) ( ) u ds t s3 u = r a s3 ds t 3( 3) ( 3( ( ) ) ) = r r t ds t ds t m s t = t rds rds m a rds tako da je zlazna otpornost strujno zora 0 = t = rds rds3( m( a ) rds) t a 0 mds r rds3a = 0B = 56GΩ λ ( ) Zbo neatne poratne spree zlazna otpornost oo strujno zora prblžno je a puta eća od zlazne otpornost kaskodno strujno zora d) Na slc 44b prkazana je šema za male snale z t koje se određuje otpornost = t/ t Prema ooj slc je m s t = u s = au = at t r ds t t u s a u t = ms ma t r = ds r ds odakle se dobja otpornost t Slka 44b = = = = 447Ω a / r a a B G Slka 45 A Q ZD 0 Q X D 5 4 X t m ds m 0 45 U kolu sa slke 45 operacon pojačaač je dealan Zener doda je dealna sa Z = 56 doda ma D = 06 dok su parametr tranzstora: β F A 06 0 Poznato je: BE CES = 5kΩ = MΩ 4 = 80kΩ 5 = 00Ω Strujn zor 0 = 00μA realzoan je kao prosto strujno oledalo Ako je X =0 0 G 00m odredt: a) polartet ulaznh prključaka operacono pojačaača tako da u kolu bude ostarena neatna poratna sprea; = f b) zasnost ( ) c) Ako se X promen od =0 X do = 0 X odredt promenu struje X d) Odredt mnmalnu rednost napona X mn pr kome još uek až zasnost z tačke b) ešenje: a) Pošto se snal sa zlaza raća od baze do emtora tranzstora Q pa na ulaz pojačaača kako b X G

43 Operacon pojačaač 43 po kružnom toku snala fazn sta bo ( k ) π k Z donj ulazn prključak operacono pojačaača treba da bude mnus prključak b) U kolu je ostarena neatna poratna sprea eferencrajuć se na mnus prključak operacono pojačaača može se psat: G ( Z BE ) = 4 44 = = X odakle je 4 5 = 4 4 = X 5 ( 4 / 5 ) = 4 G Z BE 4 X 5 5 Smenom brojnh rednost se dobja X ( G = 0) = 4mA X ( G = 0) = 0mA Dakle kolo rad kao naponsk kontrolsan strujn zor (standardn ndustrjsk opse strujnh daača je od 4mA do 0mA) c) Na osnou prethodno razmatranja se zaključuje da struja X ne zas od napona X tako da nema promene oe struje kada se X menja od 0 do 0 (osm kada je Earlyje efekat uključen u razmatranje) d) Pošto je strujn zor realzoan kao prosto strujno oledalo mnmaln pad napona za njeo spraan rad je 0mn = CES Om usloom je određen mnmaln napon napajanja X u najorem slučaju odnosno pr maksmalnoj struj kroz otpornk 5 5 max Tada je X mn = 55max Z 0mn 5X max Z CES = ( 0 0) = CC G 46 Na slc 46 je prkazano kolo koje se korst za merenje temperature pr čemu se kao temperaturno osetlja otpornost korst otpornk () 0 ( ) t = At Bt de je 0 = kω x Z W ( T ) Slka 46 y W W A 3 L A A A = 40 C B =60 C dok se temperatura ambjenta u o C u kojem se otpornost nalaz menja u opseu od 0 C do 800 C Poznato je: = = 0kΩ L = kω W << L 0 = 00μA CC = a upotrebljen operacon pojačaač su dealn napajaju se z baterja CC = EE a) Smatrajuć da je u kolu ostarena neatna poratna sprea odredt otpornost Na osnou rezultata z tačke a) odredt: b) polartet ulaznh prključaka upotrebljenh operaconh pojačaača tako da u kolu bude ostarena neatna poratna sprea; c) zasnost zlazno napona u funkcj temperature d) rednost nepoznath otpornost tako da zadatoj temperaturnoj promen odoara promena zlazno napona od 0 do 0 x y