Τελικός Ενισχυτής με Ρύθμιση Θερμοκρασίας

Μέγεθος: px
Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Τελικός Ενισχυτής με Ρύθμιση Θερμοκρασίας"

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ Τελικός Ενισχυτής με Ρύθμιση Θερμοκρασίας Ιωάννα Δήμκου A.E.M Επιβλέποντες: Σπυρίδων Νικολαΐδης, Καθηγητής Εμμανουήλ Νικολαΐδης, ΕΔΙΠ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ ΟΚΤΩΒΡΙΟΣ 2016

2

3 ΤΕΛΙΚΟΣ ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ ΜΕ ΡΥΘΜΙΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ ΠΕΡΙΛΗΨΗ Η εργασία αυτή πραγματεύεται το θέμα της ενίσχυσης σήματος. Έγινε συστηματική μελέτη, κατασκευή και αξιολόγηση του ενισχυτή ακουστικού σήματος TDA7294 ισχύος 50W. Επίσης έγινε αναφορά στην αρχή της λειτουργίας του. Αρχικά γίνεται εκτενής αναφορά στις έννοιες παραμόρφωσης πλάτους και συχνότητας(φάσης) και στις τάξεις λειτουργίας των ενισχυτών(α, Β, C). Στη συνέχεια κάνουμε λόγο για τα είδη ενισχυτών και επικεντρωνόμαστε στο ενισχυτή TDA7294. Προχωρώντας παρά πέρα αναλύουμε τον προενισχυτή, τον τελικό ενισχυτή και την αντίστοιχη ισχύ τους. Τέλος, χρησιμοποιώντας το πρόγραμμα του Arduino κάνουμε έλεγχο της θερμοκρασίας με τον μικροελεγχτή LM35 και την ενεργοποίηση μοτέρ στις υψηλές θερμοκρασίες για την αποφυγή υπερθέρμανσης του ολοκληρωμένου. ΙΩΑΝΝΑ ΔΗΜΚΟΥ ~ 3 ~

4 ABSTRACT This work deals with the issue of the signal amplification. A systematic study, has been realized, concerningthe construction and the evaluation of the audio amplifier s signal TDA7294 at 50W. A reference was also made, regarding theprinciple of it s operation. Initially,an extensive report it is made, related to the concept of the widthand frequency (phase) distortion and the operating systems of the amplifiers(a, B, C).Then we are describing about the kinds ofthe amplifiers and we are focusing on the amplifier TDA7294. Goingfurther, we examine in detail thepreamplifier, the final amplifier and their corresponding power. Finally, by utilizing the Arduino s programwe control, through the microcrontroler LM35, the temperature and theactivation of the motor at hightemperature, thus preventing the overheating of the integrated.

5 ΤΕΛΙΚΟΣ ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ ΜΕ ΡΥΘΜΙΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1.ΕΝΙΣΧΥΤΕΣ 6 HXOΣ ΧΑΜΗΛΩΝ ΣΥΧΝΟΤΗΤΩΝ ΚΑΙ ΑΚΟΗ 12 ΕΝΙΣΧΥΤΕΣ ΣΤΙΣ ΥΨΗΛΕΣ ΣΥΧΝΟΤΗΤΕΣ 16 ΠΡΟΕΝΙΣΧΥΤΗΣ 21 ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΑ ΣΤΑΔΙΑ ΕΙΣΟΔΟΥ ΕΞΟΔΟΥ 24 2.ΤΑΞΕΙΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ 26 3.ΑΠΑΓΩΓΟΙ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ 44 4.ΠΑΡΑΜΟΡΦΩΣΗ ΣΤΟΥΣ ΕΝΙΣΧΥΤΕΣ 46 5.ΤΡΟΦΟΔΟΤΙΚΑ 48 6.ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΕΛΙΚΟΥ ΕΝΙΣΧΥΤΗ 50W ME TDA ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ 67 ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ 76 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ 80 7.ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ARDUINO 81 9.ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΚΥΚΛΩΜΑΤΟΣ ΓΙΑ ΡΥΘΜΙΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ 90 ΚΩΔΙΚΑΣ 95 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ 96 ΑΝΑΦΟΡΕΣ 97 DATASHEET TDA LM35DZ 115 BD ACM1602K 122 ΙΩΑΝΝΑ ΔΗΜΚΟΥ ~ 5 ~

6 1.ΕΝΙΣΧΥΤΕΣ Βασική λειτουργία ενισχυτικής διάταξης: να ενισχύσει ένα σήμα (δηλ. να αυξήσει ονοµαστικά το µέγεθος της τάσης ή του ρεύµατος). Ο τρόπος με τον οποίο πραγµατοποιείται η ενίσχυση εξαρτάται: 1. από το είδος του σήµατος (πχ χαµηλής ή υψηλής συχνότητας) 2. το είδος του ενισχυτή (πχ τάσης ή ισχύος) 3. τον λόγο για τον οποίο επιθυµούµε να ενισχύσουµε το σήµα (παραδείγματος χάριν να το ακούσουµε ή να το δούµε). Ακουστικό σύστηµα hi-fi Τάση σήµατος CD Player: 100 mv. Ισχύς σήµατος CD Player: µερικά milliwatts Ισχύς που απαιτείται για να λειτουργήσει ένα ηχείο: µερικές δεκάδες Watts

7 ΤΕΛΙΚΟΣ ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ ΜΕ ΡΥΘΜΙΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ Συµπέρασµα: είναι απαραίτητο να χρησιµοποιηθεί ένας ενισχυτής ισχύος για να δώσει µεγαλύτερη ισχύ στα σήµατα της πηγής (CD) γα να ακουστούν από τα ηχεία. Ταξινόµηση των ενισχυτών 1. Ανάλογα µε το µέγεθος του σήµατος εισόδου που ενισχύουν: ενισχυτές τάσης ενισχυτές ρεύµατος ενισχυτές ισχύος (για ισχύ εξόδου µεγαλύτερη από 2 Watt) 2. Ανάλογα µε τη συχνότητα των σηµάτων που µπορούν να ενισχύσουν: ενισχυτές ακουστικής συχνότητας (ΑΣ) ή ενισχυτές audio (20 Hz- 20 khz). ενισχυτές ραδιοφωνικών συχνοτήτων (100 khz MHz). ενισχυτές video, buffers κ.α. 3. Ανάλογα µε την παραµόρφωση του σήµατος εξόδου τάξη Α τάξη Β τάξη ΑΒ τάξη Γ ΙΩΑΝΝΑ ΔΗΜΚΟΥ ~ 7 ~

8 Ενισχυτής κοινού εκπομπού

9 ΤΕΛΙΚΟΣ ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ ΜΕ ΡΥΘΜΙΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ Μέγιστο Παραμορφωμένο σήμα εξόδου Χαρακτηριστικά µεγέθη ενισχυτή α. Ενίσχυση τάσης ή κέρδος τάσης ή απολαβή τάσης: Ορισμός μονάδας db ή DB: db= =10log όπου Pout, Vout και Pin, Vin είναι οι ισχύεις και οι τάσεις εξόδου και εισόδου αντίστοιχα. Τελικά Av (db) = 20log Μέτρηση της ενίσχυσης ενός ενισχυτή ΙΩΑΝΝΑ ΔΗΜΚΟΥ ~ 9 ~

10 Εφαρµόζεται από τη γεννήτρια ηµιτονικό σήµα συχνότητας 1 khz και κατάλληλου πλάτους ώστε να µην υπάρχει καθόλου παραµόρφωση στην έξοδο. Τα πλάτη των δύο σηµάτων µετριούνται στον παλμογράφο οπότε: β. Ενίσχυση ρεύµατος Ορίζεται σαν το πηλίκο της µέγιστης τιµής του ρεύµατος εξόδου του ενισχυτή προς το αντίστοιχο µέγεθος της εισόδου, δηλαδή και σε db γ. Ενίσχυση ισχύος Ορίζεται σαν το πηλίκο της µέγιστης τιµής της ισχύς εξόδου του ενισχυτή προς το αντίστοιχο µέγεθος εισόδου δηλαδή: και σε db: επίσης ισχύει: Ap = AV AI. Ολες οι παραπάνω σχέσεις δείχνουν κατά πόσο το µέγεθος στο οποίο αναφέρεται η συγκεκριµένη σχέση µεγάλωσε ή µίκρυνε σε σχέση µε το αντίστοιχο µέγεθος της εισόδου. Καµπύλη εύρους ζώνης συχνοτήτων Είναι η καµπύλη που δείχνει την ενίσχυση σε σχέση µε τη συχνότητα.

11 ΤΕΛΙΚΟΣ ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ ΜΕ ΡΥΘΜΙΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ Όπως φαίνεται στο παραπάνω σχήµα ο άξονας των συχνοτήτων είναι λογαριθµικός τεσσάρων τουλάχιστον τµηµάτων (πχ 0,1-10Ηz, Hz, Hz κτλ). Όπως είναι γνωστό µια λογαριθµική κλίµακα δεν αρχίζει ποτέ από το 0. Αρχίζει από πολλαπλάσια ή υποπολλαπλάσια του 10. Η αρχή κάθε τµήµατος της κλίµακας διαφέρει από την αρχή του επόµενου τµήµατος κατά ένα παράγοντα που πρέπει να διατηρείται ο ίδιος σε όλη την κλίµακα. ηλ. εάν η κλίµακα αρχίζει από 10 Hz και το δεύτερο τµήµα της αρχίζει από 100Hz (αυτό το αποφασίζουµε εµείς), το τρίτο τµήµα της πρέπει οπωσδήποτε ν' αρχίζει από =1000 Hz, το τρίτο από =10000 και ούτω καθ' εξής. Η αρνητική ανάδραση στον ενισχυτή ΚΕ. Ανάδραση (feedback) ή ανατροφοδότηση σειράς: όταν ένα µέρος της τάσης εξόδου επιστρέφει µέσω ενός κατάλληλου κυκλώµατος (κύκλωµα ανάδρασης) στην είσοδο. Όταν το σήµα που επιστρέφει στην είσοδο, προστίθεται στο ήδη εφαρµοζόµενο σήµα στην είσοδο, η ανάδραση ονοµάζεται θετική, ενώ όταν αφαιρείται αρνητική. ΙΩΑΝΝΑ ΔΗΜΚΟΥ ~ 11 ~

12 Ήχος χαμηλών συχνοτήτων και ακοή Το ανθρώπινο αυτί έχει την δυνατότητα να αντιλαμβάνεται ηχητικά σήματα με συχνότητες περίπου από 15 Hz ως Hz, όπου [Hz] είναι η φασματική μονάδα μέτρησης και όπου 1 Hz αντιστοιχεί σε μία ταλάντωση ανά 1 s (δευτερόλεπτο). Χαμηλές συχνότητες αντιστοιχούν σε βαθείς τόνους (μπάσσα) και υψηλές συχνότητες αντιστοιχούν σε υψηλούς τόνους (πρίμα). Αν η περισσότερη ενέργεια του ηχητικού σήματος βρίσκεται κάτω από τα 90 Hz, τότε ο συγκεκριμένος ήχος χαρακτηρίζεται σαν ήχος χαμηλών συχνοτήτων. Τα ηχητικά κύματα είναι μικροσκοπικές περιοδικές αναταράξεις της ατμοσφαιρικής πίεσης, που μεταδίδονται μέσω του αέρα. Ταλαντώσεις χαμηλών συχνοτήτων έχουν ένα μεγάλο μήκος κύματος και ταλαντώσεις υψηλών συχνοτήτων έχουν ένα μικρό μήκος κύματος. Παράδειγμα: Ήχος με συχνότητα 20 Hz αντιστοιχεί σε ταλάντωση με μήκος κύματος 17 m Ήχος με συχνότητα 100 Hz αντιστοιχεί σε ταλάντωση με μήκος κύματος 3.4 m Ήχος με συχνότητα Hz αντιστοιχεί σε ταλάντωση με μήκος κύματος m Κατά την διάδοση του ήχου σε ελεύθερο πεδίο παρουσιάζεται το φαινόμενο της μείωσης της έντασης των υψηλών συχνοτήτων, λόγω απορρόφησης μέσω εδάφους και αέρα. Αντιθέτως, ήχοι χαμηλών συχνοτήτων μπορούν να μεταδοθούν σε μεγάλες αποστάσεις, χωρίς να μειωθεί η ένταση τους σημαντικά. Φυσικά εμπόδια, που θα μπορούσαν να λειτουργήσουν σαν πέτασμα, είναι αποτελεσματικά μόνο αν το μέγεθος του εμποδίου είναι μεγαλύτερο από το μήκος κύματος του ηχητικού σήματος. Η αποδοτικότητα ενός πετάσματος εξαρτάται από το μέγεθος του πετάσματος σε σχέση με το περιεχόμενο σε συχνότητες του ηχητικού σήματος. Αντίληψη χαμηλών συχνοτήτων και επιδράσεις στον άνθρωπο Πολλές φορές δημιουργούνται παράπονα ενόχλησης από χαμηλές συχνότητες, ακόμα και αν έχουν τηρηθεί τα όρια θορύβου, που ισχύουν κατά την κείμενη νομοθεσία. Διεθνείς έρευνες έχουν δείξει ότι η αντίληψη και οι επιδράσεις ήχων χαμηλών συχνοτήτων έχουν σημαντικές διαφορές σε σχέση με ήχους μεσαίων και υψηλών συχνοτήτων. Συχνότητες < 20 Hz (υποηχητικές συχνότητες) Οι ήχοι δεν γίνονται αντιληπτοί μέσω της ακοής. Γίνονται αντιληπτοί όμως ήχοι μέχρι και του επιπέδου των 1 Hz μέσω διαφορετικών μηχανισμών, όπως μέσω του σκελετού και μέσω συντονισμών των εσωτερικών οργάνων και μπορούν να γίνουν αντιληπτοί σαν περιοδικοί βόμβοι ή σαν δονήσεις.

13 ΤΕΛΙΚΟΣ ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ ΜΕ ΡΥΘΜΙΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ Άτομα που εκτίθενται σε υποηχητικές συχνότητες περιγράφουν το αίσθημα που έχουν σαν μία πίεση στα αυτιά και παραπονούνται έντονα για αίσθημα ανασφάλειας και φόβου. Μία ειδική επίδραση υποηχητικών συχνοτήτων είναι ότι μειώνουν την συχνότητα της αναπνοής. Δευτερογενή φαινόμενα από την παρουσία υποηχητικών συχνοτήτων είναι ιδιαίτερα ενοχλητικά και άμεσα αντιληπτά, όπως: συντονισμοί σε παράθυρα, ντουλάπες, πόρτες κλπ. και αισθητές δονήσεις επάνω σε δομικά στοιχεία. Συχνότητες μεταξύ 20 Hz και 60 Hz Οι ήχοι γίνονται αισθητοί μέσω της ακοής, αλλά είναι δύσκολο να ξεχωρίσει κανείς να ξεχωρίσει κανείς τις συχνότητες. Συχνά αυτό που ακούει κανείς είναι μία αργή αυξομείωση της συνολικής έντασης του ήχου. Όπως και στις υποηχητικές συχνότητες και εδώ μπορούν να υπάρξουν δευτερογενή φαινόμενα που δημιουργούν ενόχληση. Συχνότητες > 60 Hz Από αυτό το σημείο ξεκινά η κανονική ακοή, όπου μπορεί κανείς να ξεχωρίσει εύκολα τις ξεχωριστές συχνότητες και χροιές του ήχου. Οι διάφοροι θόρυβοι είναι ιδιαίτερα ενοχλητικοί όταν περιέχουν διακριτό συχνοτικό περιεχόμενο. Δευτερογενή φαινόμενα είναι ασήμαντα. Οι ήχοι χαμηλών συχνοτήτων μπορούν να δημιουργήσουν σημαντική ενόχληση, ιδίως μέσα σε χώρους διαμονής, όταν οι υπόλοιποι θόρυβοι και ο θόρυβος περιβάλλοντος είναι σε χαμηλά επίπεδα. Τότε γίνονται ιδιαίτερα αντιληπτές οι χαμηλές συχνότητες, ακόμα και αν η ένταση τους απλώς υπερβαίνει κατά ελάχιστο το όριο ακουστότητας. Σε χώρους διαμονής και εργασίας με συνηθισμένες διαστάσεις της τάξης των m, μπορούν να δημιουργηθούν δυσάρεστα φαινόμενα συντονισμού των ιδιοσυχνοτήτων του χώρου. Μεταξύ παραλλήλων τοίχων και οροφών δημιουργούνται στάσιμα κύματα ήχου, που έχουν σαν συνέπεια την αύξηση της έντασης σε ορισμένα σημεία του χώρου και μείωση της έντασης σε άλλα. Η ένταση είναι ιδιαίτερα υψηλή όταν βρίσκεται κανείς σε πολύ μικρή απόσταση μπροστά στους τοίχους και στις γωνίες του χώρου. Δεν είναι δυνατός ο προσδιορισμός της κατεύθυνσης από την οποία προέρχεται ο ήχος. Για να γίνει σωστή εκτίμηση της ενόχλησης από ήχους χαμηλών συχνοτήτων, πρέπει να γίνει διαφοροποίηση από τους τυπικούς τρόπους μέτρησης ηχοστάθμης και θορύβου. Αυτό αφορά ιδιαίτερα την θέση μέτρησης και την φασματική στάθμιση της ηχοστάθμης ανά συχνότητα. ΙΩΑΝΝΑ ΔΗΜΚΟΥ ~ 13 ~

14 Θέση μέτρησης Αν μία πηγή θορύβου έξω από ένα κτίριο εκπέμπει ήχο με μεγάλο ποσοστό χαμηλών συχνοτήτων, τότε δεν μπορεί να εκτιμηθεί σωστά σύμφωνα με τον συνηθισμένο τρόπο μέτρησης της ηχοστάθμης, το μέγεθος της ενόχλησης που θα προκύψει εντός ενός κτιρίου. Από την μία πλευρά, δεν υπάρχουν δεδομένα για την ηχομείωση των δομικών στοιχείων όσον αφορά συχνότητες κάτω από 100 Hz, γιατί δεν απαιτούνται από την νομοθεσία. Από την άλλη πλευρά, εντός ενός κτιρίου μπορούν να δημιουργηθούν φαινόμενα συντονισμού, που οδηγούν σε τοπική αύξηση ή μείωση της ηχοστάθμης. Για αυτούς τους λόγους, όταν γίνεται εκτίμηση ήχων χαμηλών συχνοτήτων πρέπει να γίνουν εντός του κτιρίου συμπληρωτικές μετρήσεις, που να καλύπτουν και τις χαμηλές συχνότητες. Η μεθοδολογία περιγράφεται στο πρότυπο EN ISO Φασματική στάθμιση ηχοστάθμης Σε τυπικές μετρήσεις ηχοστάθμης χρησιμοποιείται διεθνώς η φασματική καμπύλη Α. Κάθε συχνότητα σταθμίζεται ανάλογα με την καμπύλη και όλες οι σταθμισμένες συχνότητες προστίθενται λογαριθμικά, ώστε να προκύψει σαν αποτέλεσμα μέτρησης η συνδυασμένη ηχοστάθμη σε db(a). Γνωρίζοντας όμως μόνο το άθροισμα των συχνοτήτων, δεν γνωρίζουμε τι συμβαίνει σε κάθε συχνότητα ξεχωριστά. Παράδειγμα: Ένας ήχος με συχνότητα 20 Hz έχει στάθμη 70.5 db και είναι κάτω από το όριο ακουστότητας, ενώ ένας ήχος με συχνότητα 80 Hz και στάθμη 42.5 db υπερβαίνει το όριο ακουστότητας. Και οι δύο ήχοι έχουν την ίδια Α-σταθμισμένη ηχοστάθμη ίση με 20 db(a). Με αυτόν τον τρόπο μέτρησης και παρουσιάσης της ηχοστάθμης σαν άθροισμα συχνοτήτων δεν μπορεί να προσδιορισθεί σε ποιά συχνότητα έγινε υπέρβαση και πόσο, ώστε να εκτιμηθεί η επίδραση των χαμηλών συχνοτήτων. Για να γίνει αυτό πρέπει να γίνει κατά την μέτρηση φασματική ανάλυση συχνοτήτων χωρίς φασματική στάθμιση, με ανάλυση συχνοτήτων τουλάχιστον ανά 1/3-οκτάβας και παρουσιάση της στάθμης ανά συχνότητα ξεχωριστά. Πηγές ήχου με μεγάλο περιεχόμενο σε χαμηλές συχνότητες Παραδείγματα: Στην καθημερινή μας ζωή, η αύξηση των συγκοινωνιακών αναγκών και της οδικής μεταφοράς εμπορευμάτων, οδήγησαν στην μεγάλη αύξηση του αριθμού των βαρέων οχημάτων (λεωφορεία, φορτηγά, μπετονιέρες κλπ.), που κυκλοφορούν στους δρόμους των πόλεων καθ' όλη την διάρκεια της ημέρας.

15 ΤΕΛΙΚΟΣ ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ ΜΕ ΡΥΘΜΙΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ Η εξέλιξη στην ηλεκτροακουστική και η επικράτηση της ψηφιακής τεχνολογίας, επέκτεινε το ωφέλιμο δυναμικό εύρος των ηχογραφήσεων μουσικής προς τις χαμηλές συχνότητες, που μπορούν να αποδοθούν από τους σύγχρονους ενισχυτές και ηχεία με μεγάλη πιστότητα και σε υψηλές εντάσεις. Δυνατή μουσική δεν απολαμβάνει κανείς μόνο σε μία συναυλία ή σε ένα κοντσέρτο, γιατί τώρα μπορεί να έχει κανείς τις ίδιες ηχοστάθμες και στο σπίτι του ή στο αυτοκίνητο του, πράγμα που οδηγεί πολλές φορές σε κατάχρηση. Εκτεταμένες πηγές θορύβου που παράγουν ήχο χαμηλών συχνοτήτων είναι συνήθως: Μονάδες παραγωγής ενεργείας με καύσιμο πετρέλαιο ή υγραέριο Καυστήρες σε λέβητες Υψικάμινοι μεγάλες μονάδες εξαερισμού ανεμιστήρες με διακριτές χαμηλές συχνότητες συμπιεστές κινητήρες και εξατμίσεις αργόστροφων κινητήρων εσωτερικής καύσης αργόστροφοι μύλοι, μονάδες επιλογής και γραμμές μεταφοράς ορυκτών και μεταλλευμάτων γέφυρες αυτοκινητοδρόμων με μεγάλο μήκος είσοδος τραίνων σε τούνελ ανεμογεννήτριες μουσική από κέντρα διασκέδασης ΙΩΑΝΝΑ ΔΗΜΚΟΥ ~ 15 ~

16 ΕΝΙΣΧΥΤΕΣ ΣΤΙΣ ΥΨΗΛΕΣ ΣΥΧΝΟΤΗΤΕΣ Συμπεριφορά των διπολικών τρανζίστορ (BJT) στις υψηλές συχνότητες Το τρανζίστορ BJT, ως γνωστό, αποτελείται από δυο επαφές ΡΝ, την επαφή συλλέκτη-βάσης και την επαφή βάσης-εκπομπού. Εφόσον αποτελείται από επαφές ΡΝ έχουμε και χωρητικότητες λόγω επαφών. Στην επαφή που πολώνεται ανάστροφα έχουμε μεταβολή της χωρητικότητας, που είναι αντιστρόφως ανάλογη με την εφαρμοζόμενη ανάστροφη τάση σε αυτή. Συνεπώς, όσο αυξάνεται το πλάτος του φράγματος στην περιοχή απογύμνωσης, μικραίνει η χωρητικότητα επαφής. Επίσης, οι χωρητικότητες μεταξύ των ηλεκτροδίων του τρανζίστορ δεν επηρεάζουν τη λειτουργία του στις χαμηλές συχνότητες. Αντίθετα, στις υψηλές συχνότητες επηρεάζουν σε μεγάλο βαθμό τη λειτουργία του. Στο σχήμα φαίνονται οι χωρητικότητες των επαφών μεταξύ των ακροδεκτών του τρανζίστορ BJT. Αυτές οι χωρητικότητες είναι εσωτερικά στο τρανζίστορ και δεν έχουν καμιά σχέση με τις εξωτερικές χωρητικότητες των καλωδιώσεων. Αυτές μεταβάλλονται με τις εφαρμοζόμενες πολώσεις στους ακροδέκτες του τρανζίστορ. Η χωρητικότητα συλλέκτη-βάσης (C cb ) μειώνεται, όταν αυξάνεται η ανάστροφη τάση στο συλλέκτη. Στο σχήμα φαίνεται η μείωση της χωρητικότητας C cb σε ένα τυπικό τρανζίστορ, όταν αυξάνεται η ανάστροφη τάση στο κύκλωμα του συλλέκτη. Οι μετρήσεις πάρθηκαν με σταθερό ρεύμα εκπομπού (Ι Ε =1mA). Η μείωσή της οφείλεται στην αύξηση του πλάτους του φράγματος στην περιοχή απογύμνωσης της επαφής μεταξύ συλλέκτη-βάσης. Η αύξηση του πλάτους του φράγματος μοιάζει με την αύξηση της απόστασης μεταξύ των πλακών ενός πυκνωτή. Οι εσωτερικές χωρητικότητες επαφών ενός BJT Όπως είναι γνωστό, η χωρητικότητα ενός πυκνωτή είναι ανάλογη της επιφάνειας των πλακών και αντιστρόφως ανάλογη της απόστασής τους. Στην επαφή ΡΝ, ως απόσταση των πλακών, θεωρείται το πλάτος του φράγματος της περιοχής απογύμνωσης. Όταν το ρεύμα εκπομπού Ι Ε αυξάνεται, αυξάνεται επίσης και το ρεύμα συλλέκτη Ι C. Η αύξηση του ρεύματος συλλέκτη, μειώνει το πλάτος του φράγματος, με αποτέλεσμα την αύξηση της χωρητικότητας C cb.

17 ΤΕΛΙΚΟΣ ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ ΜΕ ΡΥΘΜΙΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ Στο σχήμα φαίνεται η μεταβολή της χωρητικότητας C cb σε συνάρτηση με το ρεύμα εκπομπού Ι Ε. Οι μετρήσεις πάρθηκαν με σταθερή τάση συλλέκτη (V CB =6V). Σε εφαρμογές ενισχυτών πολύ υψηλών συχνοτήτων η χωρητικότητα C cb δημιουργεί εσωτερική αρνητική ανατροφοδότηση, από την οποία, εκτός του περιορισμού της λειτουργίας τους σε χαμηλότερες συχνότητες, κινδυνεύουν και από ταλαντώσεις. Τα τρανζίστορ που προορίζονται για πολύ υψηλές συχνότητες έχουν χαμηλότερες τιμές της χωρητικότητας C cb. Αυτή κυμαίνεται από 2pF για τα τρανζίστορ πολύ υψηλών συχνοτήτων έως 50pF για τα τρανζίστορ χαμηλών συχνοτήτων. Η χωρητικότητα συλλέκτη-εκπομπού (C ce ) οφείλεται στην επαφή ΡΝ και συνήθως είναι 5 έως 10 φορές μεγαλύτερη από τη χωρητικότητα C cb. Αυτή μεταβάλλεται όπως η χωρητικότητα C cb. Επειδή η χωρητικότητα συλλέκτη - εκπομπού έχει μεγαλύτερη τιμή από τη χωρητικότητα συλλέκτη-βάσης έχει καλύτερη απόκριση στις υψηλές συχνότητες. Η χωρητικότητα μεταξύ βάσηςεκπομπού, επειδή πολώνεται ορθά έχει μικρό πλάτος φράγματος και συνεπώς, έχει πολύ μεγάλη τιμή. Επειδή όμως, έχει παράλληλά της την αντίσταση r b, που είναι πολύ μικρή, δε δημιουργεί σοβαρό πρόβλημα. Η χωρητικότητα C cb, αν και στις υψηλές συχνότητες (Υ.Σ) παρουσιάζει προβλήματα, προσφέρει τις υπηρεσίες της στους διαμορφωτές συχνότητας μια και έχει τα χαρακτηριστικά της διόδου βάρικαπ. Άλλοι παράγοντες που επηρεάζουν τη λειτουργία των ενισχυτών Υ.Σ (RF), είναι οι παρασιτικές χωρητικότητες μεταξύ των ηλεκτροδίων του τρανζίστορ και των καλωδιώσεων του τυπωμένου κυκλώματος. H συμπεριφορά των τρανζίστορ FET στις υψηλές συχνότητες Όπως ένα τρανζίστορ BJT, έτσι και ένα τρανζίστορ FET (JFET ή MOSFET) έχει ενδοχωρητικότητες, που επηρεάζουν τη λειτουργία του στις υψηλές συχνότητες. Στο σχήμα παρακάτω φαίνονται οι ενδοχωρητικότητες μεταξύ των ηλεκτροδίων του FET. H χωρητικότητα C gd είναι η ενδοχωρητικότητα μεταξύ απαγωγού (drain) και πύλης (gate). H χωρητικότητα C gs είναι η ενδοχωρητικότητα μεταξύ πύλης και πηγής (source) και η C ds είναι η ενδοχωρητικότητα μεταξύ απαγωγού και πηγής. Ενδοχωρητικότητες στα τρανζίστορ FET ΙΩΑΝΝΑ ΔΗΜΚΟΥ ~ 17 ~

18 Ισοδύναμο κύκλωμα των τρανζίστορ FET στις Υ.Σ Στο σχήμα παρακάτω φαίνεται το ισοδύναμο κύκλωμα ενός τρανζίστορ FET (JFET ή MOSFET) κοινής πηγής στις Υ.Σ. Η παράμετρος g m είναι η διαγωγιμότητα του FET. Tα MOSFET, λόγω της μονωμένης πύλης που διαθέτουν, έχουν μικρότερες χωρητικότητες και ασφαλώς μεγαλύτερες συχνότητες λειτουργίας. Απλοποιημένο ισοδύναμο κύκλωμα σε συνδεσμολογία κοινής πηγής Ανώτερη συχνότητα αποκοπής ενός ενισχυτή H παρουσία χωρητικοτήτων στην είσοδο και στην έξοδο ενός ενισχυτή επηρεάζει το εύρος ζώνης συχνοτήτων του ενισχυτή. Οι ολικές χωρητικότητες εισόδου και εξόδου σε ένα ενισχυτή, είναι παράλληλα στη σύνθετη αντίσταση εισόδου και εξόδου, αντίστοιχα. Έτσι, σχηματίζουν φίλτρα αποκοπής υψηλών συχνοτήτων. Η ανώτερη συχνότητα αποκοπής (μέγιστη συχνότητα λειτουργίας) είναι εκείνη, στην οποία η απόλυτη απολαβή τάσης μειώνεται κατά 3dB (στα 0,707 της μέγιστης τιμής). Στο σχήμα παρακάτω φαίνεται το ισοδύναμο κύκλωμα ενός ενισχυτή στις Υ.Σ. Η σύνθετη αντίσταση εισόδου z i συμπεριλαμβάνει και την ισοδύναμη αντίσταση πόλωσης. Η ολική χωρητικότητα στην είσοδο του ενισχυτή συμβολίζεται με C A και η ολική χωρητικότητα στην έξοδο του ενισχυτή συμβολίζεται με C L. Εφόσον υπάρχουν δυο φίλτρα αποκοπής Υ.Σ (ένα στην είσοδο και ένα στην έξοδο), έχουμε δύο συχνότητες αποκοπής. Η συχνότητα αποκοπής στην είσοδο του ενισχυτή συμβολίζεται με f A και υπολογίζεται από τη σχέση. f A 2 1 R C 0, 159 R C i A i A όπου, R i = ( r s z i ). Η συχνότητα αποκοπής στην έξοδο του ενισχυτή συμβολίζεται με f Β υπολογίζεται από τη σχέση (2.1.12). και f B 1 0, R C R C 0 L 0 όπου, R 0 = (z ο R L ). L

19 ΤΕΛΙΚΟΣ ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ ΜΕ ΡΥΘΜΙΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ Ισοδύναμο κύκλωμα ενός ενισχυτή στις Υ.Σ Η ανώτερη συχνότητα αποκοπής f 2 είναι ο συνδυασμός αυτών των δύο συχνοτήτων, αλλά και της συχνότητας αποκοπής του τρανζίστορ (BJT ή FET). Αν η μια από την άλλη απέχουν αρκετά, τότε η ανώτερη συχνότητα αποκοπής είναι η μικρότερη από αυτές. Αν όμως, είναι κοντά η μία στην άλλη, τότε η ανώτερη συχνότητα αποκοπής είναι μικρότερη και από τη μικρότερη των τριών. Σε αυτή την περίπτωση, η ανώτερη συχνότητα αποκοπής δίνεται προσεγγιστικά από τη σχέση: 0, 9 f f f f A B Στη συχνότητα αποκοπής του τρανζίστορ έχει τοποθετηθεί η συχνότητα αποκοπής f β για ενισχυτή Κ.Ε. Αν είναι ενισχυτής σε συνδεσμολογία κοινής βάσης, τοποθετούμε την f α. Προσέξτε τους δείκτες στις δυο τελευταίες συχνότητες, ο ένας είναι Β κεφαλαίο και ο άλλος β μικρό (συμβολίζουν διαφορετικές συχνότητες). Από τις σχέσεις καταλήγουμε στο συμπέρασμα, ότι η ανώτερη συχνότητα αποκοπής είναι αντιστρόφως ανάλογη του γινομένου R C (σταθερά χρόνου). Όσο πιο μικρές είναι οι σύνθετες αντιστάσεις εισόδου και εξόδου του ενισχυτή και όσο πιο μικρές είναι οι ολικές χωρητικότητες στην είσοδο και στην έξοδο του ενισχυτή, τόσο μεγαλύτερη γίνεται η ανώτερη συχνότητα αποκοπής. Με λίγα λόγια, οι σταθερές χρόνου των φίλτρων αποκοπής υψηλών συχνοτήτων εισόδου και εξόδου καθορίζουν την ανώτερη συχνότητα αποκοπής του ενισχυτή. Η απόλυτη απολαβή τάσης των συχνοτήτων που βρίσκονται πάνω από την ανώτερη συχνότητα αποκοπής f 2 υπολογίζεται από τη σχέση: ΙΩΑΝΝΑ ΔΗΜΚΟΥ ~ 19 ~

20 A A m f 1 f 2 2 όπου, Α m η απόλυτη απολαβή τάσης στις μεσαίες συχνότητες. Η σχέση δηλώνει, ότι όσο αυξάνει η συχνότητα μικραίνει η απολαβή τάσης του ενισχυτή. Η εξασθένηση του σήματος για συχνότητες μεγαλύτερες από την ανώτερη συχνότητα αποκοπής είναι 20dB ανά δεκάδα (6dB ανά οκτάβα). Για κάθε άλλη συχνότητα αποκοπής που συναντάμε πέρα την ανώτερη συχνότητα αποκοπής έχουμε μια πρόσθετη εξασθένηση κατά 20 db ανά δεκάδα. Μετά τη δεύτερη έχουμε εξασθένηση κατά 40 db ανά δεκάδα, μετά την τρίτη έχουμε εξασθένηση κατά 60 db ανά δεκάδα, κ.λ.

21 ΤΕΛΙΚΟΣ ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ ΜΕ ΡΥΘΜΙΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ Προενισχυτής Πριν την εµφάνιση των ΤΕ η κατασκευή των προενισχυτών και εν γένει των ενισχυτών γινόταν µε λυχνίες κενού, µια τεχνική η οποία εφαρμόζεται ακόµα και στις µέρες µας. Τα πλεονεκτήματα των ενισχυτών στερεών κατάστασης σε σχέση µε τις λυχνίες είναι πολλά. Η κατανάλωση ισχύος για την λειτουργία των λυχνιών είναι πολύ µεγαλύτερη από την ισχύ που καταναλώνουν τα στοιχεία στερεάς κατάστασης. Οι λυχνίες απαιτούν πολλά επίπεδα τάσης για την πόλωση τους που κυµαίνεται από λίγα Volts για το νήµα θερµάνσεως έως εκατοντάδες Volts για την πόλωση της ανόδου. Ενώ ένα απλό τρανζίστορ (όπως και οι ΤΕ) µπορεί να λειτουργήσει ακόµα και µε µερικά Volts στον συλλέκτη και στον εκποµπό για µια αξιόλογη τιµή ισχύος εξόδου. Εποµένως η αποδοτικότητα των λυχνιών είναι µειωµένη. Ο όγκος επίσης των λυχνιών είναι κατά πολύ µεγαλύτερος από αυτό των τρανζίστορ και ΤΕ, µε αποτέλεσµα ο συνολικός όγκος της ενισχυτικής διάταξης να είναι υπερβολικός. Ενώ µε την χρήση ΤΕ ο όγκος περιορίζεται πάρα πολύ. Επίσης οι λυχνίες είναι εύθραυστες και το κόστος τους δεν είναι αµελητέο ώστε να θεωρηθεί µηδαµινό µειονέκτηµα. Εν αντίθεση και πάλι µε τα τρανζίστορ, τα MOSFET και τους ΤΕ όπου η τιµή τους µπορεί να είναι αµελητέα. Σηµαντικό επίσης πρόβληµα είναι η µικρή διάρκεια ζωής των λυχνιών, που εξαναγκάζει την αλλαγή τους σε τακτά χρονικά διαστήµατα ενώ τα στερεά στοιχεία έχουν απεριόριστη διάρκεια ζωής. Μετά τις λυχνίες η κατασκευές των προενισχυτών γινόταν µε τρανζίστορ. Τα µμειονεκτήματα αυτών των συνδεσμολογιών είναι πολλά όπως : το µη ταίριασµα των στοιχείων ειδικά στα στάδια εισόδου στους διαφορικούς ενισχυτές το οποίο θέτει περιορισµούς ως προς το CMRR, η µεταβολή του σηµείου λειτουργίας συναρτήσει της θερµοκρασίας, η ύπαρξη πάρα πολλών διακριτών στοιχείων κάτι που προκαλεί παραµορφώσεις και θερµικό θόρυβο. Ειδικά για προενισχυτές ήχου ήταν επιβεβληµένη η χρησιμοποίηση µετασχηµατιστών εισόδου και εξόδου για τις συνδεσµολογίες balanced input output. Σε σύγκριση µε τα σηµερινά δεδοµένα αυτές οι κατασκευές είχαν περιορισµένες δυνατότητες ως προς την ενίσχυση, το εύρος ζώνης και τον θόρυβο. Με την εµφάνιση των ΤΕ ξεκίνησαν και τα πρώτα βήµατα εφαρµογής τους στην κατασκευή ενισχυτικών διατάξεων ήχου. Μέχρι πριν από µια δεκαετία η κατασκευή των προενισχυτών ήχου γινόταν από τελεστικούς ενισχυτές οι οποίοι συνδεόταν σε τοπολογία Instrumentation Amplifier. Μερικοί εξακολουθούν ακόµα και σήµερα να χρησιµοποιούν την ίδια τοπολογία γιατί προσφέρει διατάξεις µε αρκετά καλά χαρακτηριστικά µε πολύ µικρό κόστος εξαρτηµάτων. Οι κατασκευές αυτές έχουν ως µειονέκτηµα τις πολλές εξωτερικές συνδέσεις που δυσκολεύει την σχεδίαση, την απόσταση µεταξύ των ολοκληρωµένων οι οποία προκαλεί καθυστερήσεις στην µετάδοση των σηµάτων και παραµορφώσεις λόγω cross-talking και ringing, την χρησιµοποίηση διακριτών στοιχείων για την ρύθµιση του Gain (δηλαδή αντιστάσεις και πυκνωτές) η ανοχή των οποίων προκαλεί απόκλιση από τις επιθυµητές προδιαγραφές., κλπ. Οι πιο γνωστοί ΤΕ που χρησιµοποιούνται στην κατασκευή των προενισχυτών ήχου είναι οι : ΙΩΑΝΝΑ ΔΗΜΚΟΥ ~ 21 ~

22 NE5534, NJM5532, MC33078, MC 33079, LM833, NJM2114, NJM4560, NJM4570, NJM4580, AD712, κλπ. Η χρησιµοποίηση των ΤΕ δεν έχει να κάνει µόνο µε τα τυπικά χαρακτηριστικά που δίνει ο κατασκευαστής για το εύρος ζώνης, τον ρυθµό ανόδου, τον θόρυβο και την παραµόρφωση αλλά και µε τον χρωµατισµό του ήχου το οποίο είναι ένα πολύ µεγάλο κεφάλαιο στον κόσµο τις ακουστικής στο οποίο δεν θα εµβαθύνουµε παραπάνω. Ανταποκρινόµενη στις απαιτήσεις των ηλεκτρονικών οι εταιρίες κατασκευής IC s διέθεσαν στο εµπόριο Instrumentation Amplifiers σε ολοκληρωµένη µορφή. Τα χαρακτηριστικά τον In Amp ποικίλουν ανάλογα µε τις εφαρµογές που χρησιµοποιούνται, γιατί ειδικά για τους ενισχυτές ήχου υπάρχουν πολλοί περιορισµοί ως προς την απόκριση των ΤΕ. Το 1 ο ολοκληρωµένο In Amp σχεδιασµένο ειδικά για εφαρµογές ήχου ήταν το SSM2017 της Analog Devices το οποίο χρησιµοποιήθηκε ευρέως σε κονσόλες ήχου. υστυχώς πριν από λίγα χρόνια η εταιρεία σταµάτησε την παραγωγή του συγκεκριµένου IC, αλλά στο εµπόριο υπάρχουν αρκετά In Amp self contained audio pre amp µε πολύ καλά χαρακτηριστικά. Μερικά από τα πιο γνωστά είναι το SSM2019 της Analog Devices, Ina103, Ina217, Ina163 και Ina166 της Texas Instruments. ΟΜΗ ΠΡΟΕΝΙΣΧΥΤΗ Block ιάγραµµα Προενισχυτή Ηχου: Οι περισσότεροι προενισχυτές ήχου αποτελούνται από τα εξής στάδια : Στάδιο εισόδου µε το RFI φίλτρο. Ενισχυτική µονάδα. Μονάδα ένδειξης σήµατος και υπερφόρτισης. Στάδιο εξόδου Τροφοδοτικό. Η τυπική δοµή ενός προενισχυτή ήχου δίνεται στο σχήµα.

23 ΤΕΛΙΚΟΣ ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ ΜΕ ΡΥΘΜΙΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ ΕΝΙΣΧΥΤΙΚΗ ΜΟΝΑ Α Η πιο συνηθισµένη µορφή ενισχυτικής µονάδας στους προενισχυτές ήχου είναι η τοπολογία Instrumentation amplifier. Αυτό γιατί η τοπολογία αυτή έχει πάρα πολλά πλεονεκτήµατα. Και τα πιο σηµαντικά είναι : µεγάλο CMRR πολύ µεγάλη αντίσταση εισόδου δυνατότητα ρύθµισης Gain µε µόνο µία µεταβλητή αντίσταση εισόδου Η χρησιµοποίηση τριών ξεχωριστών ΤΕ για την δηµιουργία της τοπολογίας In Amp δηµιουργεί µερικά προβλήµατα όπως ο περιορισµός του CMRR λόγω των ανοχών των αντιστάσεων που χρησιµοποιούνται, οι πολλές εξωτερικές συνδέσεις δηµιουργούν χωρητικότητες και δυσχεραίνουν το θόρυβο, και οι αποστάσεις των αγωγών συνδέσεις επιδρούν αρνητικά στο ρυθµό ανόδου της διάταξης. Έτσι για επαγγελµατικά συστήµατα ήχου χρησιµοποιούνται οι monolithic instrumentation amplifiers που είναι ολοκληρωµένα κυκλώµατα που εµπεριέχουν την συνδεσµολογία ενισχυτών οργάνων σε ένα chip, µε ένα µεγάλο εύρος τιµών ενίσχυσης. Το µοναδικό µειονέκτηµα των διατάξεων αυτών είναι το σχετικά υψηλό κόστος και η δυσκολία ανεύρεσης τους, ειδικά στην ελληνική αγορά. Στο σχήµα παρακάτω δίνεται η απλουστευµένη δοµή του INA217. Οι αντιστάσεις που χρησιµοποιούνται είναι πολύ µεγάλης ακρίβειας 0.1% και τα στοιχεία είναι ταιριασµένα ώστε η διάταξη να έχει µεγάλη ακρίβεια ως προς την ενίσχυση και πολύ µεγάλο CMRR. Το κέρδος της διάταξης δίνεται από τον τύπο Gain= /Rg. Βlock ιάγραµµα Του INA217 ΙΩΑΝΝΑ ΔΗΜΚΟΥ ~ 23 ~

24 ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΑ ΣΤΑ ΙΑ ΕΙΣΟ ΟΥ - ΕΞΟ ΟΥ Τα στάδια εισόδου και εξόδου χρησιµοποιούνται για την διασύνδεση του προενισχυτή µε το µικρόφωνο η άλλες πηγές σήµατος στην είσοδο και µε τους ενισχυτές audio ή κονσόλες ήχου στην έξοδο. Τα στάδια µπορεί να είναι ισοσταθµισµένα (balanced) η µη (unbalanced) αλλά στα επαγγελµατικά συστήµατα ήχου έχουν επικρατήσει τα ισοσταθµισµένα στάδια εισόδου και εξόδου. Παρόλο που τα ισοσταθµισµένα στάδια εισόδου και εξόδου χρησιµοποιούνται για πάρα πολλά χρόνια στα επαγγελµατικά συστήµατα ήχου, ακόµα και σήµερα υπάρχουν πολλές λανθασµένες αντιλήψεις για την λειτουργία και την αποτελεσµατικότητά τους. Σε πολλά θέµατα της τεχνολογίας ήχου η συµβατική γνώση µερικές φορές είναι λανθασµένη. Μία ισοσταθµισµένη διασύνδεση δεν είναι πάντα εξολοκλήρου σωστή ειδικά για µερικές νέες παραλλαγές σταδίων εισόδου και εξόδου που έχουν εµφανιστεί στο προσκήνιο πρόσφατα. Για παράδειγµα µια συνδεσµολογία εξόδου ground-canceling όπως θα εξεταστεί παρακάτω δεν είναι ισοσταθµισµένη όµως έχει ένα ακροδέκτη εξόδου σε µορφή εισόδου κάτι που γεννά πολλές απορίες στον αναγνώστη. Παρά την µη ισοσταθµισµένη φύση της µία έξοδος σε συνδεσµολογία ground-canceling µπορεί και καθιστά ένα βρόχο γης αβλαβή ακόµα και όταν οδηγείται µια µη ισοσταθµισµένη έξοδο. Αυτό θα γίνει αντιληπτό παρακάτω όπου παρατίθενται µερικοί συνδυασµοί εισόδων εξόδων όπως και τον τρόπο χρησιµοποίησης τους για το καλύτερο δυνατό αποτέλεσµα. Σύγκριση ηλεκτρονικής ισοστάθµισης µε την ισοστάθµιση µέσω µετασχηµατιστή. Η ηλεκτρονική ισοστάθµιση έχει πολλά πλεονεκτήµατα όπως το χαµηλό κόστος το µικρό µέγεθος και βάρος, άριστη απόκριση συχνότητας και µεταβατικών φαινόµενων (απόκριση σε τετραγωνικούς παλµούς), και γενικός δεν παρουσιάζει προβλήµατα µε την γραµµικότητα στις χαµηλές συχνότητες. Ίσως το µοναδικό του πρόβληµα είναι η απόρριψη των RF σηµάτων. Καθώς η ηλεκτρονική ισοστάθµιση αναγνωρίζεται ευρέως ως πάρα πολύ καλή είναι περισσότερο από επαρκές για τις περισσότερες επαγγελµατικές εφαρµογές. Και η ισοστάθµιση µε µετασχηµατιστή έχει αρκετά πλεονεκτήµατα όπως η χρησιµοποίηση σε RF/EMC περιβάλλον, διατηρεί το CMRR για πάντα και δεν καταναλώνει ισχύ σε σήµατα υψηλής στάθµης. υστυχώς όµως οι διατάξεις µε µετασχηµατιστές παράγουν παραµόρφωση στις χαµηλές συχνότητες, έχουν προβλήµατα απόκρισης στις υψηλές συχνότητες λόγω της άεργης αντίστασης και κατανεµηµένης χωρητικότητας και έχουν µεγάλο κόστος, όγκο και βάρος. Με µερικά ειδικά ηλεκτρονικά κυκλώµατα τα προηγούµενα µειονεκτήµατα µπορεί και να αντιµετωπιστούν αλλά τα τρία τελευταία όχι. Η ισοστάθµιση µε µετασχηµατιστή είναι σπάνια ακόµα και για τις εφαρµογές επαγγελµατικού ήχου και δεν θα ασχοληθούµε παραπέρα µε αυτό. Τα βασικά της ισοστάθµισης. Οι ισοσταθµισµένες συνδέσεις στα συστήµατα ήχου έχουν σχεδιαστεί ώστε να απορρίπτουν το εξωτερικό θόρυβο και το κοινό σήµα από την τροφοδοσία, καθώς

25 ΤΕΛΙΚΟΣ ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ ΜΕ ΡΥΘΜΙΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ και το internal crosstalk από τα καλώδια µεταφοράς σήµατος. Η βασική αρχή της ισοσταθµισµένης διασύνδεσης είναι να ληφθεί το επιθυµητό σήµα η µέρος του χρησιµοποιώντας τρία καλώδια διασύνδεσης. Στις περισσότερες περιπτώσεις το καλώδιο σήµατος (hot or in-phase) είναι η πραγµατική έξοδος του προηγούµενου σταδίου (sending unit) ενώ το άλλο καλώδιο (cold or phase-inverted) είναι το output-socket ground του προηγούµενου σταδίου και η διαφορά τους είναι το επιθυµητό σήµα. Κάθε σήµα θορύβου που εµφανίζεται ολόιδιο στις δύο γραµµές (common-mode signals) θεωρητικά εξαφανίζεται από την άθροιση των δύο σηµάτων. Στην πραγµατικότητα δεν έχουµε ίδιο σήµα θορύβου και στις δύο γραµµές αλλά και η ενίσχυση δεν είναι ακριβώς ίδια. Έτσι εµφανίζεται το φαινόµενο να έχουµε µη επιθυµητά σήµατα στην έξοδο. Η δυνατότητα απόρριψης του θορύβου και των κοινών σηµάτων είναι το γνωστό CMRR. Από εδώ και στο εξής για συντοµία τα καλώδια που µεταφέρουν το σήµα θα αναφέρονται τους όρου hot, cold και ground. Ενώ τα hot και cold µεταφέρουν το σήµα το τρίτο καλώδιο είναι η γη που έχει ως αποστολή την γείωση της συσκευής αλλά και την ηλεκτροστατική προστασία των άλλων δύο όντας κατά µια έννοια τυλιγµένο γύρο τους. Μερικά από τα πλεονεκτήµατα της ισοστάθµισης είναι : Παροχή προστασίας από τον θόρυβο και το crosstalk. Μια ισοσταθµισµένη διασύνδεση παρέχει σήµα διπλάσιο (συν 6dB) στη γραµµή εισόδου. Παρέχουν µη βλαβερές συνδέσεις ground-loops. Ενώ µερικά από τα µειονεκτήµατα είναι : Η µη επαρκής προστασία έναντι τον RF σηµάτων γιατί και οι δύο είσοδοι πρέπει να αποδιαµορφώσουν µε τον ίδιο ακριβώς τρόπο το σήµα κάτι το οποίο δεν γίνεται στη πράξη. Υπάρχει η περίπτωση να γίνει λάθος κατά την διασύνδεση των συσκευών λόγω της µη γνώσης του pin hot και cold σε ένα XLR connector, το οποίο όµως δεν θέτει εκτός λειτουργίας την διάταξή. Αλλά σε ένα µη ισοσταθµισµένο σύστηµα το ίδιο λάθος προκαλεί την διακοπή του σήµατος. Χρησιµοποίηση περισσοτέρων εξαρτηµάτων πράγµα που συνεπάγεται µεγαλύτερο κόστος. Εκτός από τις απαιτήσεις τις ισοστάθµισης, µια γραµµή εισόδου καθώς συνδέεται µε ένα µικρόφωνο πρέπει να έχει και µια µέτρια σύνθετη αντίσταση εισόδου (impedance) και έχει επικρατήσει για λόγους εσωτερικής αντίστασης µικροφώνου και γραµµών διασύνδεσης µικροφώνου συσκευής µια τιµή 10ΚΩ (5ΚΩ ανά κανάλι). Μια άλλη παράµετρος που έχει επικρατήσει στην κατασκευή προενισχυτών είναι η ύπαρξη πραγµατικής µεταβλητής ενίσχυσης στο στάδιο εισόδου. ηλαδή εκτός από την ενίσχυση πολλές φορές είναι επιθυμητή η ύπαρξη εξασθένησης στην είσοδο για την αποφυγή υπερφόρτωσης. ΙΩΑΝΝΑ ΔΗΜΚΟΥ ~ 25 ~

26 2.Όροι ενισχυτών Μπορούµε να περιγράψουµε τους ενισχυτές µε διάφορους τρόπους.για παράδειγµα, µπορούµε να τους περιγράψουµε µε βάση την τάξη λειτουργίας τους, µε βάση την σύζευξη µεταξύ των βαθµίδων τους, ή µε βάση την περιοχή συχνοτήτων τους. Τάξεις λειτουργίας Η λειτουργία τάξης Α ενός ενισχυτή σηµαίνει ότι ο ενισχυτής αυτός λειτουργεί στην ενεργό περιοχή συνεχώς. Έτσι, το ρεύµα συλλέκτη ρέει για 360ο της περιόδου ac, όπως δείχνει το σχήµα. Με έναν ενισχυτή τάξης Α, ο σχεδιαστής συνήθως προσπαθεί να τοποθετήσει το σηµείο Q κάπου κοντά στο µέσο της γραµµής φορτίου. Με τον τρόπο αυτό, το σήµα µπορεί να ταλαντεύεται το µέγιστο δυνατό χωρίς να επιφέρει κόρο ούτε αποκοπή στον ενισχυτή, που θα παραµόρφωνε το σήµα. (α) (β) (γ) Ρεύµα συλλέκτη. (α)τάξη Α, (β) Τάξη Β και (γ) Τάξη C. Η λειτουργία τάξης Β διαφέρει. Αυτό σηµαίνει ότι το ρεύµα συλλέκτη ρέει µόνο για τη µισή περίοδο (για 180ο), όπως δείχνει το σχήµα. Για να έχουµε αυτού του είδους λειτουργία, ο σχεδιαστής συνήθως προσπαθεί να τοποθετήσει το σηµείο Q στο σηµείο αποκοπής. Τότε, µόνο η θετική ηµιπερίοδος της ac τάσης της βάσης µπορεί να δηµιουργήσει ρεύµα συλλέκτη. Αυτό µειώνει τη θερµότητα που χάνεται στα transistors ισχύος. Η λειτουργία τάξης C ενός ενισχυτή σηµαίνει ότι ρέει ρεύµα για λιγότερο από 180ο της περιόδου ac, όπως δείχνει το σχήµα παραπάνω. Με τη λειτουργία τάξης C, µόνο ένα µέρος της θετικής ηµιπεριόδου της ac τάσης της βάσης µπορεί να δηµιουργήσει ρεύµα συλλέκτη. Σαν συνέπεια, παίρνουµε σύντοµους παλµούς ρεύµατος συλλέκτη σαν εκείνους

27 ΤΕΛΙΚΟΣ ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ ΜΕ ΡΥΘΜΙΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ του σχήµατος. Η λειτουργία τάξης AB ενός ενισχυτή σηµαίνει ότι ο ενισχυτής λειτουργεί µεταξύ των δύο άκρων που ορίζονται από τις τάξεις Α και Β. Το σήµα εξόδου είναι µηδενικό για λιγότερο από το µισό του κύκλου του ηµιτονοειδούς σήµατος εισόδου. Είδη σύζευξης H χωρητική σύζευξη: Ο πυκνωτής σύζευξης µεταφέρει την ενισχυµένη ac τάση στην επόµενη βαθµίδα. H σύζευξη µετασχηµατιστή: Εδώ η ac τάση συζευγνύεται µέσω ενός µετασχηµατιστή στην επόµενη βαθµίδα. Η χωρητική σύζευξη και η σύζευξη µετασχηµατιστή αποτελούν παραδείγµατα ac σύζευξης, οι οποίες παρεµποδίζουν την dc τάση. H άµεση σύζευξη. Εδώ έχουµε άµεση σύνδεση µεταξύ συλλέκτη του πρώτου transistor και της βάσης του δεύτερου transistor. Γι αυτό, συζευγνύονται και η ac και η dc τάση. Αφού δεν υπάρχει χαµηλότερο όριο συχνότητας, ένας ενισχυτής άµεσης - σύζευξης ονοµάζεται µερικές φορές ενισχυτής dc. Περιοχές συχνοτήτων Ένας άλλος τρόπος να περιγράψουµε τους ενισχυτές είναι µε βάση την περιοχή ενίσχυσης συχνοτήτων τους. Για παράδειγµα, ένας ακουστικός ενισχυτής είναι ένας ενισχυτής που λειτουργεί µεταξύ 20Hz και 20kHz. Από την άλλη, ένας ενισχυτής ραδιοσυχνοτήτων (RF) ενισχύει συχνότητες πάνω από τα 20kHz, (συνήθως πολύ µεγαλύτερες). Για παράδειγµα, οι ενισχυτές RF στα ραδιόφωνα AM ενισχύουν συχνότητες µεταξύ 535 και 1605 khz, ενώ οι ενισχυτές RF στα ραδιόφωνα FM ενισχύουν συχνότητες µεταξύ 88 και 108 khz. ΙΩΑΝΝΑ ΔΗΜΚΟΥ ~ 27 ~

28 Οι ενισχυτές χωρίζονται επίσης και σε στενής ζώνης συχνοτήτων (narrow band) και ευρείας ζώνης συχνοτήτων (wide band). Ένας ενισχυτής στενής ζώνης συχνοτήτων λειτουργεί σε µικρή περιοχή συχνοτήτων όπως µεταξύ 450 και 460 khz. Ένας ενισχυτής ευρείας ζώνης συχνοτήτων λειτουργεί σε µεγάλη περιοχή συχνοτήτων όπως µεταξύ 0 και 1 MHz. Οι ενισχυτές στενής ζώνης συχνοτήτων αποτελούν συνήθως συντονισµένους ενισχυτές RF, δηλαδή συντονίζουν σε υψηλό σηµείο Q π.χ. σε έναν ραδιοφωνικό σταθµό ή σε ένα τηλεοπτικό κανάλι. Οι ενισχυτές ευρείας ζώνης συχνοτήτων συνήθως δεν είναι συντονισµένοι, δηλαδή, το ac φορτίο τους έχει χαµηλό Q, άρα µεγάλη αντίσταση. Επίπεδα σήµατος Περιγράψαµε ήδη τη λειτουργία µικρού - σήµατος, όπου η διακύµανση p-p του ρεύµατος συλλέκτη είναι µικρότερη από το 10% του ρεύµατος ηρεµίας του συλλέκτη. Στη λειτουργία µεγάλου - σήµατος, ένα σήµα p-p χρησιµοποιεί ολόκληρη ή το µεγαλύτερο µέρος της γραµµής φορτίου. Σε ένα στερεοφωνικό συγκρότηµα, το µικρό σήµα ενός δέκτη, το κασετόφωνο, ή το cd player χρησιµοποιείται σαν είσοδος του προενισχυτή, ενός ενισχυτή ο οποίος δηµιουργεί µεγάλη έξοδο, κατάλληλη για να οδηγήσει τους ελέγχους τόνου και έντασης. Το σήµα στη συνέχεια χρησιµοποιείται σαν είσοδος του ενισχυτή ισχύος, που δηµιουργεί έξοδο ισχύος η οποία κυµαίνεται µεταξύ εκατοντάδων milliwatts και εκατοντάδων watts. Στη συνέχεια, θα σχολιάσουµε τους ενισχυτές ισχύος και τα σχετικά µε αυτούς ζητήµατα, όπως την ac γραµµή φορτίου, το κέρδος ισχύος και την απόδοση. Οι δύο γραµµές φορτίου Κάθε ενισχυτής έχει ένα dc ισοδύναµο κύκλωµα και ένα ac ισοδύναµο κύκλωµα. Γι αυτό, έχει δύο γραµµές φορτίου : µια dc και µια ac. Στη λειτουργία µικρού σήµατος, η θέση του σηµείου Q δεν είναι σηµαντική. Όµως, στη λειτουργία µεγάλου σήµατος, το σηµείο Q θα πρέπει να βρίσκεται στη µέση της ac γραµµής φορτίου για να έχουµε τη µέγιστη δυνατή διακύµανση εξόδου. DC γραµµή φορτίου Το σχήµα του ενισχυτή VDB δείχνει έναν ενισχυτή µε πόλωση διαιρέτη τάσης (VDB). Ένας τρόπος να µετακινήσουµε το σηµείο Q είναι να µεταβάλλουµε την τιµή της R2. Αν η R2 έχει πολύ µεγάλες τιµές, το transistor φτάνει στον κόρο και το ρεύµα δίνεται από την εξίσωση: Αν η R2 έχει πολύ µικρές τιµές, το transistor φτάνει στην αποκοπή και η τάση δίνεται από την εξίσωση : VCE(cutoff) = VCC

29 ΤΕΛΙΚΟΣ ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ ΜΕ ΡΥΘΜΙΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ AC γραµµή φορτίου Το σχήµα είναι το ac ισοδύναµο κύκλωµα του ενισχυτή VDB. ac ισοδύναµο κύκλωµα. Με τον εκποµπό στην ac γείωση, η RE δεν επηρεάζει την ac λειτουργία. Ακόµη, η αντίσταση ac συλλέκτη είναι µικρότερη από την αντίσταση dc συλλέκτη. Εποµένως, όταν εισέρχεται ένα ac σήµα, το στιγµιαίο σηµείο λειτουργίας µετακινείται πάνω στην ac γραµµή φορτίου. Με άλλα λόγια, τα ηµιτονοειδή ρεύµα και τάση p-p καθορίζονται από την ac γραµµή φορτίου. Επειδή η ac γραµµή φορτίου παρουσιάζει µεγαλύτερη κλίση από την dc γραµµή φορτίου, η µέγιστη έξοδος p-p (MPP) είναι πάντα µικρότερη από την τάση τροφοδοσίας. Με τη µορφή τύπου : MPP < VCC Για παράδειγµα, αν η τάση τροφοδοσίας είναι 10V, η µέγιστη ηµιτονοειδής τάση p-p θα είναι µικρότερη από 10V. Ψαλιδισµός των µεγάλων σηµάτων Όταν το σηµείο Q βρίσκεται στο κέντρο της dc γραµµής φορτίου, το ac σήµα δεν µπορεί να χρησιµοποιήσει ολόκληρη την ac γραµµή φορτίου χωρίς ψαλιδισµό. Αν το σηµείο Q µετατοπιστεί πιο ψηλά, ένα µεγάλο σήµα θα οδηγήσει το transistor σε κόρο. Στην περίπτωση αυτή, έχουµε ψαλιδισµό στον κόρο. Και τα δύο είδη ψαλιδισµού (αποκοπής και ΙΩΑΝΝΑ ΔΗΜΚΟΥ ~ 29 ~

30 κόρου) είναι ανεπιθύµητα, γιατί παραµορφώνουν το σήµα. Όταν ένα παραµορφωµένο σήµα σαν αυτό οδηγήσει ένα ηχείο, ο ήχος ακούγεται απαίσια. Σε έναν καλοσχεδιασµένο ενισχυτή µεγάλου-σήµατος το σηµείο Q βρίσκεται στο µέσο της ac γραµµής φορτίου. Στην περίπτωση αυτή, παίρνουµε µέγιστη έξοδο p-p χωρίς ψαλιδισµό. Μέγιστη έξοδος Όταν το σηµείο Q βρίσκεται πιο κάτω από το κέντρο της ac γραµµής φορτίου, η µέγιστη έξοδος κορυφής (MP) είναι ICQ*rC. Από την άλλη, αν το σηµείο Q βρίσκεται πιο πάνω από το κέντρο της ac γραµµής φορτίου, η µέγιστη έξοδος κορυφής είναι VCEQ. Εποµένως, για κάθε σηµείο Q, η µέγιστη έξοδος κορυφής είναι: MP=ICQ*rC ή VCEQ, η όποια είναι µικρότερη Και η µέγιστη έξοδος p-p είναι διπλάσια : MPP = 2MP Οι εξισώσεις χρησιµεύουν στην ανίχνευση βλαβών για τον καθορισµό της µεγαλύτερης εξόδου χωρίς ψαλιδισµό που µπορούµε να πάρουµε. Όταν το σηµείο Q βρίσκεται στο κέντρο της ac γραµµής φορτίου : ICQ*rC = VCEQ Ο σχεδιαστής θα προσπαθήσει να ικανοποιήσει αυτή τη συνθήκη όσο το δυνατό περισσότερο, µε βάση την ανοχή των αντιστάσεων πόλωσης. Λειτουργία τάξης Α Ο ενισχυτής VDB του Σχήµατος 1-α είναι ένας ενισχυτής τάξης Α αρκεί το σήµα εξόδου να µην ψαλιδίζεται. Με αυτού του είδους τον ενισχυτή, το ρεύµα συλλέκτη ρέει σε όλη τη διάρκεια της περιόδου. Με άλλα λόγια, δεν έχουµε ψαλιδισµό του σήµατος εξόδου ανά πάσα στιγµή κατά την περίοδο. Τώρα, θα σχολιάσουµε µερικές εξισώσεις που χρησιµεύουν στην ανάλυση των ενισχυτών τάξης Α.

31 ΤΕΛΙΚΟΣ ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ ΜΕ ΡΥΘΜΙΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ Ενισχυτής τάξης Α. Κέρδος ισχύος Εκτός από κέρδος τάσης, κάθε ενισχυτής έχει και κέρδος ισχύος, που ορίζεται ως εξής : Με λόγια, το κέρδος ισχύος ισούται µε την ac ισχύ εξόδου δια την ac ισχύ εισόδου. Για παράδειγµα, αν ο ενισχυτής στο σχήµα έχει ισχύ εξόδου 10 mw και ισχύ εισόδου 10µW, έχει κέρδος ισχύος : Ισχύς εξόδου Αν µετρήσουµε την τάση εξόδου στο Σχήµα σε rms volts, η ισχύς εξόδου δίνεται από την εξίσωση : Συνήθως, µετράµε την τάση εξόδου σε volts p-p µε έναν παλµογράφο. Στην περίπτωση αυτή, µια ακόµη πιο βολική εξίσωση που µπορούµε να χρησιµοποιήσουµε είναι : Έχουµε µέγιστη ισχύ εξόδου όταν ο ενισχυτής δηµιουργεί τη µέγιστη τάση εξόδου p-p, όπως δείχνει το σχήµα. Στην περίπτωση αυτή, η VP-P ισούται µε τη µέγιστη ισχύ εξόδου p-p και η µέγιστη ισχύς εξόδου είναι: Απώλεια ισχύος του transistor Όταν δεν εισέρχεται σήµα στον ενισχυτή του Σχήµατος, η απώλεια ισχύος ηρεµίας είναι : ΙΩΑΝΝΑ ΔΗΜΚΟΥ ~ 31 ~

32 Αυτή είναι λογική. Η απώλεια ισχύος ηρεµίας ενός transistor ισούται µε την dc τάση επί το ρεύµα dc. Όταν έχουµε σήµα, η απώλεια ισχύος του transistor µειώνεται επειδή το transistor µετατρέπει µια ποσότητα της ισχύος ηρεµίας σε σχήµα ισχύος. Γι αυτό, η απώλεια ισχύος ηρεµίας αποτελεί τη χειρότερη περίπτωση. Εποµένως, η ονοµαστική τιµή ισχύος ενός transistor σε έναν ενισχυτή τάξης Α θα πρέπει να είναι µεγαλύτερη από την PDQ. Διαφορετικά, το transistor θα καταστραφεί. Ροη ρεύµατος Όπως δείχνει το σχήµα, η dc πηγή τάσης τροφοδοτεί µε συνεχές ρεύµα IDC τον ενισχυτή. Αυτό το dc ρεύµα έχει δύο συνιστώσες : το ρεύµα πόλωσης µέσω του διαιρέτη τάσης και το ρεύµα συλλέκτη µέσω του transistor. Το dc ρεύµα ονοµάζεται ροή ρεύµατος της βαθµίδας. Αν έχετε έναν πολυβάθµιο ενισχυτή, θα πρέπει να προσθέσετε τις επιµέρους ροές ρεύµατος για να πάρετε την ολική ροή ρεύµατος. Απόδοση Η dc ισχύς που παρέχει σ έναν ενισχυτή η dc πηγή είναι: Για να συγκρίνουµε τον σχεδιασµό δύο ενισχυτών, µπορούµε να χρησιµοποιήσουµε την απόδοση, που ορίζεται ως εξής : Η εξίσωση αυτή δηλώνει ότι η απόδοση ισούται µε το πηλίκο της ac ισχύος φορτίου προς τη dc ισχύ της τροφοδοσίας.η απόδοση ενός ενισχυτή έχει τιµή µεταξύ 0-100%. Η απόδοση αποτελεί τρόπο σύγκρισης δύο διαφορετικών σχεδιασµών, κι αυτό γιατί δηλώνει πόσο καλά ο ενισχυτής µετατρέπει την dc ισχύ σε ac ισχύ. Όσο µεγαλύτερη είναι η απόδοση, τόσο πιο καλά ο ενισχυτής µετατρέπει την dc ισχύ σε ac ισχύ. Αυτό είναι πολύ σηµαντικό σε εξαρτήµατα που λειτουργούν µε µπαταρίες, επειδή η υψηλή απόδοση σηµαίνει ότι η µπαταρίες διαρκούν περισσότερο. Αφού όλες οι αντιστάσεις εκτός από την αντίσταση φορτίου σπαταλούν ισχύ, η απόδοση είναι µικρότερη από 100% σε έναν ενισχυτή τάξης Α. Στην πραγµατικότητα, µπορεί να αποδειχθεί ότι η µέγιστη απόδοση ενός ενισχυτή τάξης Α µε dc αντίσταση συλλέκτη και ξεχωριστή αντίσταση φορτίου είναι 25%. Σε ορισµένες εφαρµογές, η µικρή απόδοση της τάξης Α είναι αποδεκτή. Για παράδειγµα, οι βαθµίδες µικρού - σήµατος στην είσοδο ενός συστήµατος συνήθως λειτουργούν πολύ καλά µε χαµηλή απόδοση, επειδή η dc ισχύς εισόδου είναι µικρή. Στην πραγµατικότητα, αν η τελική βαθµίδα ενός συστήµατος χρειάζεται να µεταφέρει µόνο µερικές εκατοντάδες milliwatts, η ροή ρεύµατος στην τροφοδοσία ισχύος µπορεί να είναι ακόµη πιο χαµηλή,

33 ΤΕΛΙΚΟΣ ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ ΜΕ ΡΥΘΜΙΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ ώστε να είναι αποδεκτή. Όµως, όταν η τελική βαθµίδα χρειάζεται να µεταφέρει watts ισχύος, η ροή ρεύµατος γίνεται συνήθως πολύ µεγάλη µε λειτουργία τάξης Α. Λειτουργία τάξης Β Η τάξη Α είναι ο συνηθισµένος τρόπος λειτουργίας ενός transistor στα γραµµικά κυκλώµατα επειδή έχουµε πιο απλά και πιο σταθερά κυκλώµατα πόλωσης. Όµως, η τάξη Α δεν είναι ο πιο αποδοτικός τρόπος λειτουργίας ενός transistor. Σε ορισµένες εφαρµογές, όπως τα συστήµατα που τροφοδοτούνται µε µπαταρία, η ροή ρεύµατος και η απόδοση της βαθµίδας αποτελούν πολύ σηµαντικές προϋποθέσεις του σχεδιασµού. Η ενότητα αυτή εισάγει την βασική ιδέα της λειτουργίας τάξης Β. Κύκλωµα push - pull Το σχήµα δείχνει την βασική ιδέα του ενισχυτή τάξης Β. Όταν ένα transistor λειτουργεί σε τάξη Β, ψαλιδίζει τη µισή περίοδο. Για ν αποφύγουµε την παραµόρφωση που προκύπτει, µπορούµε να χρησιµοποιήσουµε δύο transistors σε διάταξη push pull. Ενισχυτής push pull τάξης Β. Push pull σηµαίνει ότι το ένα transistor άγει κατά τη διάρκεια της µιας ηµιπεριόδου, ενώ το άλλο δεν λειτουργεί, και το αντίθετο. Το κύκλωµα λειτουργεί ως εξής : Κατά την θετική ηµιπερίοδο της τάσης εισόδου, το δευτερεύον τύλιγµα του Τ1 έχει τάση v1 και v2, όπως φαίνεται. Εποµένως, το πάνω transistor άγει και το κάτω βρίσκεται σε κατάσταση αποκοπής. Το ρεύµα συλλέκτη µέσω του Q1 διαρρέει το πάνω µισό του πρωτεύοντος τυλίγµατος εξόδου. Αυτό δηµιουργεί ενισχυµένη και ανεστραµµένη τάση, η οποία συζευγνύεται µέσω του µετασχηµατιστή µε το ηχείο. Κατά την επόµενη ηµιπερίοδο της τάσης εισόδου, οι πολικότητες αντιστρέφονται. Τώρα άγει το κάτω transistor ενώ το πάνω βρίσκεται σε κατάσταση αποκοπής. Το κάτω transistor ενισχύει το σήµα, και η άλλη ηµιπερίοδος εµφανίζεται στα άκρα του ηχείου.αφού κάθε transistor ενισχύει µισή περίοδο εισόδου, το ηχείο λαµβάνει µια ολόκληρη περίοδο του ενισχυµένου σήµατος. ΙΩΑΝΝΑ ΔΗΜΚΟΥ ~ 33 ~

34 Πλεονεκτήµατα και µειονεκτήµατα Αφού δεν υπάρχει πόλωση στο σχήµα, κάθε transistor βρίσκεται σε κατάσταση αποκοπής όταν δεν έχουµε σήµα εισόδου, κάτι που αποτελεί πλεονέκτηµα, αφού δεν υπάρχει ροή ρεύµατος όταν το σήµα είναι µηδενικό. Ένα άλλο πλεονέκτηµα είναι η βελτιωµένη απόδοση όταν έχουµε σήµα εισόδου. Η µέγιστη απόδοση ενός ενισχυτή push-pull τάξης Β είναι 78.5%, εποµένως, είναι απόλυτα φυσικό να χρησιµοποιείται αυτό το κύκλωµα πιο συχνά για µια βαθµίδα εξόδου, απ ότι ένας ενισχυτής ισχύος τάξης Α. Το κύριο µειονέκτηµα του ενισχυτή που δείχνει το σχήµα είναι η χρήση µετασχηµατιστών. Οι ακουστικοί µετασχηµατιστές είναι ογκώδης και ακριβοί. Παρόλο που κάποτε χρησιµοποιούνταν ευρύτατα, ένας ενισχυτής σύζευξης µέσω µετασχηµατιστή, όπως αυτός στο σχήµα, δεν είναι πια δηµοφιλής. Οι νεώτεροι σχεδιασµοί δεν χρειάζονται πια µετασχηµατιστές στις περισσότερες εφαρµογές. Το επόµενο κεφάλαιο σχολιάζει αυτούς τους νέους σχεδιασµούς. Πόλωση ενισχυτών τάξης Β Όπως αναφέρθηκε νωρίτερα, το πιο δύσκολο στη σχεδίαση ενός ενισχυτή τάξης Β είναι η τοποθέτηση ενός σταθερού σηµείου Q κοντά στην αποκοπή. Πόλωση διαιρέτη τάσης Το σχήµα δείχνει την πόλωση διαιρέτη-τάσης για ένα κύκλωµα push-pull τάξης Β. τα δύο transistors πρέπει να είναι συµπληρωµατικά, δηλαδή να έχουν όµοιες καµπύλες VBE, µέγιστους περιορισµούς, κλπ. Για παράδειγµα, τα 2N3904 και 2Ν3906 είναι συµπληρωµατικά. Από αυτά, το πρώτο είναι ένα transistor npn και το δεύτερο pnp και έχουν όµοιες καµπύλες VBE, µέγιστους περιορισµούς, κλπ. Συµπληρωµατικά ζεύγη σαν αυτά διατίθενται για σχεδόν οποιοδήποτε σχεδιασµό push pull τάξης Β. Προς αποφυγή παραµόρφωσης crossover στο σχήµα, θέτουµε το σηµείο Q ελαφρώς πάνω από την αποκοπή, µε τη σωστή VBE κάπου µεταξύ 0.6 και 0.7V. Αλλά εδώ είναι το µεγαλύτερο πρόβληµα : Το ρεύµα συλλέκτη είναι πολύ ευαίσθητο σε µεταβολές της VBE. Τα φυλλάδια προδιαγραφών δίνουν ότι η αύξηση 60 mv στην VBE παράγει 10 φορές µεγαλύτερο ρεύµα συλλέκτη. Λόγω αυτού, σχεδόν πάντα απαιτείται µια ρυθµιζόµενη αντίσταση για τοποθέτηση του σωστού σηµείου Q. Αλλά µια ρυθµιζόµενη αντίσταση δεν λύνει το πρόβληµα της θερµοκρασίας. Ακόµη και αν το σηµείο Q µπορεί να είναι τέλειο στη θερµοκρασία δωµατίου, θα µεταβληθεί όταν αλλάξει η θερµοκρασία. Όπως είδαµε στα προηγούµενα, η VBE ελαττώνεται περίπου 2 mv ανά βαθµό αύξησης. Καθώς αυξάνεται η θερµοκρασία στο σχήµα 2, η συγκεκριµένη τάση σε κάθε δίοδο εκποµπού αναγκάζει το ρεύµα συλλέκτη να αυξηθεί γρήγορα. Αν η θερµοκρασία αυξηθεί 30ο, το ρεύµα συλλέκτη αυξάνεται κατά ένα παράγοντα 10, επειδή η πόλωση εφαρµόζεται κοντά στα 60mV. Άρα το σηµείο Q είναι πολύ ασταθές µε πόλωση διαιρέτη τάσης.

35 ΤΕΛΙΚΟΣ ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ ΜΕ ΡΥΘΜΙΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ Πόλωση διαιρέτη τάσης ενός ενισχυτή push pull τάξης Β. Ο µεγάλος κίνδυνος στο σχήµα είναι «να ξεφύγει η θερµοκρασία». Όταν αυξάνεται η θερµοκρασία, αυξάνεται το ρεύµα συλλέκτη. Καθώς αυξάνεται το ρεύµα συλλέκτη η θερµοκρασία επαφής αυξάνεται ακόµη περισσότερο, ελαττώνοντας περαιτέρω τη σωστή VBE. Αυτή η κλιµακούµενη κατάσταση σηµαίνει ότι το ρεύµα συλλέκτη µπορεί να «ξεφύγει» αυξανόµενο και λόγω υπερβολικής ισχύος να καταστραφεί το transistor. ν θα συµβεί αυτό εξαρτάται από τις θερµικές ιδιότητες του transistor και από τον τρόπο που αυτό ψύχεται, δηλαδή από το τύπο απαγωγού θερµότητας (ψύκτρα) που χρησιµοποιεί. Πολύ συχνά, όταν χρησιµοποιείται πόλωση διαιρέτη τάσης όπως στο σχήµα 2, καταστρέφεται το transistor λόγω του φαινοµένου κατά το οποίο «ξεφεύγει η θερµοκρασία» (thermal runaway). Πόλωση µε διόδους Ένας τρόπος για να µην «ξεφεύγει η θερµοκρασία», είναι η πόλωση µε διόδους, που φαίνεται στο σχήµα. Η ιδέα είναι η χρησιµοποίηση διόδων αντιστάθµισης για να παράγουν την τάση πόλωσης για τις διόδους εκποµπών. Για να λειτουργήσει αυτό το κύκλωµα, οι καµπύλες των διόδων πρέπει να ταιριάζουν µε τις καµπύλες VBE των transistors. Εποµένως, οποιαδήποτε αύξηση στη θερµοκρασία ελαττώνει την τάση πόλωσης που αναπτύσσεται από τις διόδους αντιστάθµισης κατά το ίδιο ποσό ακριβώς. ΙΩΑΝΝΑ ΔΗΜΚΟΥ ~ 35 ~

36 πόλωση διόδου ενός ενισχυτή push pull τάξης Β. Για παράδειγµα, έστω ότι µια τάση πόλωσης 0.65V δίνει ένα ρεύµα συλλέκτη 2mA. Αν η θερµοκρασία αυξηθεί 30οC, η πτώση τάσης στα άκρα κάθε διόδου αντιστάθµισης είναι 60mV. Εφόσον η απαιτούµενη VBE ελαττώνεται επίσης κατά 60mV, το ρεύµα συλλέκτη παραµένει στα 2mA. Η πόλωση µε διόδους για να είναι διασφαλισµένη σε µεταβολές της θερµοκρασίας, πρέπει οι καµπύλες των διόδων να ταιριάζουν µε τις καµπύλες VBE µέσα σε µια ευρεία περιοχή θερµοκρασιών. Αυτό δεν είναι εύκολο να επιτευχθεί µε διακριτά κυκλώµατα λόγω της ανοχής των στοιχείων. Αλλά η πόλωση µε διόδους πραγµατοποιείται εύκολα µε ολοκληρωµένα κυκλώµατα επειδή οι δίοδοι και τα transistors είναι στο ίδιο chip, που σηµαίνει ότι έχουν σχεδόν ίδιες καµπύλες. Στην πόλωση µε διόδους, το ρεύµα πόλωσης µέσω των διόδων αντιστάθµισης στο σχήµα είναι : Όταν οι δίοδοι αντιστάθµισης έχουν όµοιες καµπύλες VBE µε εκείνες των transistors, το ICQ έχει την ίδια τιµή µε το Ibias. Όπως είπαµε νωρίτερα, το ICQ θα πρέπει να είναι µεταξύ 1 και 5% του IC(sat), για να αποφύγουµε παραµόρφωση διασταύρωσης. Λειτουργία τάξης ΑΒ Ακόλουθος εκποµπού push pull τάξης Β Λειτουργία τάξης Β σηµαίνει ότι το ρεύµα συλλέκτη ρέει µόνο για 180ο του ac κύκλου.για να συµβαίνει αυτό, το σηµείο Q τοποθετείται στην αποκοπή και στις δύο γραµµές φορτίου,

37 ΤΕΛΙΚΟΣ ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ ΜΕ ΡΥΘΜΙΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ dc και ac. Το πλεονέκτηµα των ενισχυτών τάξης Β είναι λιγότερη ροή ρεύµατος και µεγαλύτερη απόδοση. Κύκλωµα push pull Ένας τρόπος σύνδεσης ενός ακόλουθου εκποµπού push pull τάξης Β είναι η σύνδεση ενός ακόλουθου εκποµπού npn και ενός ακόλουθου εκποµπού pnp σ ένα κύκλωµα push pull. Ακόλουθος εκποµπού push pull τάξης Β (α) πλήρες κύκλωµα. ΙΩΑΝΝΑ ΔΗΜΚΟΥ ~ 37 ~

38 dc ισοδύναµο κύκλωµα. Ας αρχίσουµε την ανάλυση µε το dc ισοδύναµο κύκλωµα του. Ο σχεδιαστής επιλέγει αντιστάσεις πόλωσης για να θέσει το σηµείο Q στην αποκοπή. Αυτό πολώνει τη δίοδο εκποµπού κάθε transistor µεταξύ 0.6 και 0.7 V, έτσι ώστε να βρίσκεται στο κατώφλι της αγωγιµότητάς του. Στην ιδανική περίπτωση : ICQ = 0 Επειδή οι αντιστάσεις πόλωσης είναι ίσες, κάθε δίοδος εκποµπού πολώνεται µε την ίδια τάση. Το αποτέλεσµα είναι η µισή τάση τροφοδοσίας να πέφτει στα άκρα συλλέκτη εκποµπού κάθε transistor. Δηλαδή : VCEQ = VCC / 2 DC γραµµή φορτίου Εφόσον δεν υπάρχει dc αντίσταση στα κυκλώµατα συλλέκτη και εκποµπού, το dc ρεύµα κόρου είναι άπειρο. Αυτό σηµαίνει ότι η dc γραµµή φορτίου είναι κατακόρυφη. Αν αυτό σας φαίνεται επικίνδυνο, έχετε δίκιο. Το δυσκολότερο πράγµα στη σχεδίαση ενός ενισχυτή τάξης Β είναι η τοποθέτηση ενός σταθερού σηµείου Q στην αποκοπή. Οποιαδήποτε σηµαντική ελάττωση στην VBE µε τη θερµοκρασία µπορεί να µετακινήσει το σηµείο Q προς τα πάνω στην dc γραµµή φορτίου σε επικίνδυνα υψηλά ρεύµατα. Προς στιγµή, έστω ότι το σηµείο Q είναι πολύ σταθερό στην αποκοπή.

39 ΤΕΛΙΚΟΣ ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ ΜΕ ΡΥΘΜΙΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ AC γραµµή φορτίου Όταν ένα από τα δύο transistors άγει, το σηµείο λειτουργίας του κινείται προς τα πάνω κατά το µήκος της ac γραµµής φορτίου. Το σηµείο λειτουργίας στο άλλο transistor παραµένει στην αποκοπή. Η µεταβολή τάσης του transistor που άγει µπορεί να κάνει όλη τη διαδροµή από την αποκοπή ως τον κόρο. Στον επόµενο µισό κύκλο, το άλλο transistor κάνει το ίδιο. Αυτό σηµαίνει ότι το µέγιστο p-p αψαλίδιστο σήµα ισούται µε : MPP = VCC AC ανάλυση Το ac ισοδύναµο του transistor που άγει είναι σχεδόν ίδιο µε τον ακόλουθο εκποµπού τάξης Α. Το κέρδος τάσης µε φορτίο είναι : Α = 1 Και η σύνθετη αντίσταση εισόδου βάσης είναι : Zin(base) = βrl Συνολική λειτουργία Κατά τη θετική ηµιπερίοδο της τάσης εισόδου, το πάνω transistor άγει και το κάτω είναι σε αποκοπή. Το πάνω transistor ενεργεί ως ένας κοινός ακόλουθος εκποµπού και εποµένως η τάση εξόδου ισούται κατά προσέγγιση µε την τάση εισόδου. Κατά την αρνητική ηµιπερίοδο της τάσης εισόδου, το πάνω transistor είναι σε αποκοπή και το κάτω transistor άγει. Το κάτω transistor ενεργεί σαν ένας κοινός ακόλουθος εκποµπού και παράγει µια τάση φορτίου κατά προσέγγιση ίση µε την τάση εισόδου. Το πάνω transistor χειρίζεται τη θετική ηµιπερίοδο της τάσης εισόδου και το κάτω transistor την αρνητική ηµιπερίοδο. Κατά τη διάρκεια καθεµιάς ηµιπεριόδου, η πηγή «βλέπει» µια υψηλή σύνθετη αντίσταση εισόδου σε κάθε βάση. Παραµόρφωση διασταύρωσης Αν στο ac ισοδύναµο κύκλωµα ενός ακόλουθου εκποµπού push pull τάξης Β δεν εφαρµόζεται πόλωση στις διόδους εκποµπών, τότε η εισερχόµενη ac τάση πρέπει να υψωθεί στα 0.7V περίπου για να υπερνικηθεί το φράγµα δυναµικού των διόδων εκποµπών. Λόγω αυτού, δεν ρέει ρεύµα µέσω του Q1 όταν το σήµα είναι µικρότερο από 0.7V. ΙΩΑΝΝΑ ΔΗΜΚΟΥ ~ 39 ~

40 Το ίδιο γίνεται κατά την άλλη ηµιπερίοδο, όπου δεν ρέει ρεύµα στο Q2 ώσπου η ac τάση εισόδου να γίνει πιο αρνητική από -0.7V. Το σήµα παραµορφώνεται. Λόγω της ψαλίδισης µεταξύ ηµιπεριόδων, η έξοδος δεν είναι πλέον ένα ηµιτονικό σήµα. Εφόσον η ψαλίδιση συµβαίνει µεταξύ του χρόνου που το ένα transistor είναι σε αποκοπή και του χρόνου που το άλλο άγει, την καλούµε παραµόρφωση διασταύρωσης (crossover distortion). Για να εξαλειφθεί η παραµόρφωση crossover, πρέπει να εφαρµόσουµε µια µικρή ορθή πόλωση σε κάθε δίοδο εκποµπού. Αυτό σηµαίνει τοποθέτηση του σηµείου Q λίγο πιο πάνω από την αποκοπή. 4ενικά, ένα ICQ 1-5% του IC(sat) είναι αρκετό για να εξαλείψει την παραµόρφωση διασταύρωσης. Τάξη ΑΒ Η ελαφρά ορθή πόλωση σηµαίνει ότι η γωνία αγωγιµότητας θα είναι ελαφρώς µεγαλύτερη από 180ο, επειδή το transistor θα άγει για λίγο περισσότερο από µια ηµιπερίοδο. 4ια την ακρίβεια, δεν έχουµε πια λειτουργία τάξης Β. Γι αυτό, η λειτουργία µερικές φορές ονοµάζεται τάξης ΑΒ, και ορίζεται σαν η γωνία αγωγιµότητας µεταξύ 180ο και 360ο. Όµως, δεν είναι ακριβώς τάξη ΑΒ. Για τον λόγο αυτό, οι περισσότεροι αναφέρονται στο κύκλωµα σαν ενισχυτής push pull τάξης Β, επειδή η λειτουργία είναι τάξης Β αν κάνουµε την προσέγγιση µε µεγαλύτερη ακρίβεια. Τύποι ισχύος Οι ακόλουθοι τύποι εφαρµόζονται σε όλες τις τάσεις λειτουργίας, συµπεριλαµβανόµενης και της λειτουργίας push pull : Όταν χρησιµοποιούµε τους τύπους αυτούς για την ανάλυση του ακόλουθου εκποµπού push pull τάξης Β, να θυµάστε ότι στον ενισχυτή push pull τάξης Β, κάθε transistor παρέχει µια ηµιπερίοδο.

41 ΤΕΛΙΚΟΣ ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ ΜΕ ΡΥΘΜΙΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ Κατανάλωση ισχύος του transistor Στην ιδανική περίπτωση, η κατανάλωση ισχύος του transistor είναι µηδενική όταν δεν υπάρχει σήµα εισόδου, επειδή και τα δύο transistor βρίσκονται σε αποκοπή. Αν υπάρχει µικρή ορθή πόλωση, που απαιτείται για αποφυγή της παραµόρφωσης crossover, η κατανάλωση ισχύος ηρεµίας σε κάθε transistor είναι πολύ µικρή. Όταν υπάρχει σήµα εισόδου, η κατανάλωση ισχύος του transistor γίνεται σηµαντική. Η κατανάλωση ισχύος του transistor εξαρτάται από το πόσο χρησιµοποιείται η ac γραµµή φορτίου. Η µέγιστη κατανάλωση ισχύος του transistor είναι : Η PD φθάνει ένα µέγιστο όταν η p-p τάση φορτίου είναι 63% της MPP. Αφού αυτή είναι η χειρότερη περίπτωση, κάθε transistor στον ενισχυτή τάξης Β θα πρέπει να έχει περιορισµό ισχύος τουλάχιστον MPP2/40RL. Ο περιορισµός ισχύος του transistor Η θερµοκρασία στην επαφή συλλέκτη θέτει ένα όριο στην επιτρεπόµενη απώλεια ισχύος PD. Ανάλογα µε τον τύπο του transistor, µια θερµοκρασία επαφής από 150 ως 200οC καταστρέφει το transistor. Τα φυλλάδια προδιαγραφών καθορίζουν αυτή τη µέγιστη θερµοκρασία επαφής σαν TJ(max). Για παράδειγµα, για ένα 2N3904 δίνεται µια TJ(max) ίση µε 150οC, ενώ για ένα 2N3719 δίνεται µια TJ(max) ίση µε 200οC. Θερµοκρασία περιβάλλοντος Η θερµότητα που παράγεται στην επαφή διέρχεται µέσω της θήκης του transistor (µεταλλικό ή πλαστικό περίβληµα) και ακτινοβολείται στον περιβάλλοντα αέρα. Η θερµοκρασία του αέρα αυτού, γνωστή σαν θερµοκρασία περιβάλλοντος, είναι περίπου 25οC, αλλά µπορεί να είναι µεγαλύτερη στις θερµές ηµέρες. Επίσης η θερµοκρασία περιβάλλοντος µπορεί να είναι πολύ υψηλότερη στο εσωτερικό ενός τµήµατος του ηλεκτρονικού εξοπλισµού. Παράγοντας ελάττωσης ΙΩΑΝΝΑ ΔΗΜΚΟΥ ~ 41 ~

42 Τα φυλλάδια προδιαγραφών καθορίζουν συχνά την PD(max) ενός transistor σε µια θερµοκρασία περιβάλλοντος 25οC. Για παράδειγµα, το 2Ν1936 έχει µια PD(max) ίση µε 4W για µια θερµοκρασία περιβάλλοντος 25οC. Αυτό σηµαίνει ότι ένα 2Ν1936 που χρησιµοποιείται σ έναν ενισχυτή τάξης Α µπορεί να έχει απώλεια ισχύος σε κατάσταση ηρεµίας µέχρι και 4W. Όταν η θερµοκρασία περιβάλλοντος είναι 25οC ή µικρότερη, το transistor είναι µέσα στο καθορισµένο περιορισµό ισχύος του. Τι κάνουµε αν η θερµοκρασία περιβάλλοντος είναι µεγαλύτερη από 25οC; Πρέπει να ελαττώσουµε (derate) τον περιορισµό ισχύος. Τα φυλλάδια προδιαγραφών µερικές φορές περιλαµβάνουν µια καµπύλη ελάττωσης όπως αυτή του σχήµατος 1. Όπως µπορείτε να δείτε, ο περιορισµός ισχύος ελαττώνεται όταν αυξάνεται η θερµοκρασία περιβάλλοντος. Για παράδειγµα, σε µια θερµοκρασία περιβάλλοντος 100οC, ο περιορισµός ισχύος είναι 2W. Μερικά φυλλάδια προδιαγραφών δεν δίνουν καµπύλη ελάττωσης όπως αυτή του σχήµατος 1. Αντί αυτής, περιλαµβάνουν ένα παράγοντα ελάττωσης D. Για παράδειγµα, ο παράγοντας ελάττωσης ενός 2Ν1936 είναι 26.7 mw/oc. Αυτό σηµαίνει ότι πρέπει να αφαιρούν 26.7 mw για κάθε βαθµό θερµοκρασίας περιβάλλοντος πάνω από 25οC.Δηλαδή, P=D(TA-25oC) Όπου P = ελάττωση του περιορισµού ισχύος D = παράγοντας ελάττωσης ΤΑ = θερµοκρασία περιβάλλοντος. Περιορισµός ισχύος σε σχέση µε τη θερµοκρασία περιβάλλοντος. Σαν ένα παράδειγµα, αν η θερµοκρασία περιβάλλοντος αυξηθεί στους 75οC, πρέπει να ελαττωθεί ο περιορισµός ισχύος κατά ΔΡ = 26.7mW*(75-25) = 1.34W Εφόσον ο περιορισµός ισχύος είναι 4W στους 25οC, ο νέος περιορισµός ισχύος είναι PD(max) = 4W 1.34W = 2.66W Αυτή η τιµή συµφωνεί µε την καµπύλη ελάττωσης του σχήµατος.

43 ΤΕΛΙΚΟΣ ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ ΜΕ ΡΥΘΜΙΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ Είτε παίρνετε τον ελαττωµένο περιορισµό ισχύος από µια καµπύλη ελάττωσης όπως αυτή στο σχήµα 1 είτε από ένα τύπο όπως αυτόν στην Εξίσωση, το σηµαντικό που πρέπει να προσέχουµε είναι η ελάττωση του περιορισµού ισχύος καθώς αυξάνεται η θερµοκρασία περιβάλλοντος. Το γεγονός ότι ένα κύκλωµα λειτουργεί καλά στους 25οC δεν σηµαίνει ότι θα λειτουργεί το ίδιο καλά µέσα σε µια µεγάλη περιοχή θερµοκρασιών. Συνεπώς, όταν σχεδιάζετε κυκλώµατα, πρέπει να παίρνετε υπόψη την περιοχή θερµοκρασιών λειτουργίας ελαττώνοντας τις επιδόσεις ισχύος όλων των transistor γα τη µέγιστη αναµενόµενη θερµοκρασία περιβάλλοντος. ΙΩΑΝΝΑ ΔΗΜΚΟΥ ~ 43 ~

44 3.Απαγωγοί θερµότητας Ένας τρόπος αύξησης του περιορισµού ισχύος ενός transistor είναι η ταχύτερη απαλλαγή της θερµότητας. Γι αυτό το λόγο χρησιµοποιούνται απαγωγοί θερµότητας. Αν αυξήσουµε την επιφάνεια της θήκης του transistor, επιτρέπουµε στη θερµότητα να διαφεύγει ευκολότερα στον περιβάλλοντα αέρα. Κοιτάξτε το σχήµα παρακάτω. Όταν στη θήκη του transistor εφαρµοσθεί αυτός ο τύπος απαγωγού θερµότητας, η θερµότητα ακτινοβολείται ταχύτερα λόγω της αυξηµένης επιφάνειας των πτερυγίων. (α) Ψύκτρα push pull, (β) Transistor ισχύος µε µεταλλική επαφή (power-tab) και (γ) Transistor ισχύος µε το συλλέκτη συνδεδεµένο στη θήκη. Το σχήµα δείχνει το power tab transistor. Η µεταλλική λαβή παρέχει µια διέξοδο της θερµότητας του transistor. Αυτή η µεταλλική λαβή µπορεί να εφαρµοστεί στο «σασί» της ηλεκτρονικής διάταξης. Επειδή το σασί είναι ένας µεγάλος απαγωγός θερµότητας, η θερµότητα µπορεί εύκολα να διαφύγει από το transistor προς το σασί. Μεγάλα transistor ισχύος όπως του σχήµατος έχουν το συλλέκτη συνδεδεµένο κατ ευθείαν στη θήκη για την όσο το δυνατό ευκολότερη διαφυγή της θερµότητας. Στη συνέχεια η θήκη του transistor εφαρµόζεται στο σασί. Προς αποφυγή βραχυκυκλώµατος του συλλέκτη µε το γειωµένο σασί, χρησιµοποιείται µια λεπτή ροδέλα από µαρµαρυγία (µίκα) µεταξύ της θήκης του transistor και του σασί. Η βασική ιδέα εδώ είναι ότι η θερµότητα µπορεί να διαφύγει από το transistor γρηγορότερα, που σηµαίνει ότι το transistor έχει έναν υψηλότερο περιορισµό ισχύος στην ίδια θερµοκρασία περιβάλλοντος. Θερµοκρασία θήκης Όταν η θερµότητα ρέει εκτός ενός transistor, διέρχεται µέσω της θήκης του transistor προς τον απαγωγό θερµότητας, ο οποίος κατόπιν ακτινοβολεί τη θερµότητα στον περιβάλλοντα αέρα. Η θερµοκρασία της θήκης του transistor, TC, θα είναι ελαφρώς υψηλότερη από τη θερµοκρασία του απαγωγού θερµότητας, TS, η οποία στη συνέχεια είναι λίγο µεγαλύτερη από τη θερµοκρασία περιβάλλοντος, TA.

45 ΤΕΛΙΚΟΣ ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ ΜΕ ΡΥΘΜΙΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ Τα φυλλάδια προδιαγραφών µεγάλων transistors ισχύος δίνουν καµπύλες ελάττωσης για τη θερµοκρασία θήκης αντί για την θερµοκρασία περιβάλλοντος. Για παράδειγµα, το σχήµα δείχνει µια καµπύλη ελάττωσης ενός 2Ν5877. Ο περιορισµός ισχύος είναι 150W σε µια θερµοκρασία θήκης 25οC και στη συνέχεια µειώνεται γραµµικά µε τη θερµοκρασία έως ότου γίνει µηδέν για µια θερµοκρασία θήκης 200οC. Μερικές φορές δίνεται ένας παράγοντας ελάττωσης αντί µιας καµπύλης ελάττωσης. Σ αυτή την περίπτωση, µπορείτε να χρησιµοποιήσετε την ακόλουθη εξίσωση για να υπολογίσετε την µείωση του περιορισµού ισχύος : ΔΡ = D(TC 25oC) Όπου ΔΡ = η ελάττωση στον περιορισµό ισχύος D = παράγοντας ελάττωσης TC = θερµοκρασία θήκης. Για να χρησιµοποιήσετε την καµπύλη ελάττωσης ενός µεγάλου transistor ισχύος, πρέπει να γνωρίζετε πόση θα είναι η θερµοκρασία θήκης στη χειρότερη περίπτωση. Κατόπιν µπορείτε να ελαττώσετε τον περιορισµό ισχύος του transistor για να φθάσει στη µέγιστη τιµή της. Περιορισµός ισχύος σε σχέση µε τη θερµοκρασία θήκης. ΙΩΑΝΝΑ ΔΗΜΚΟΥ ~ 45 ~

46 4.Παραµόρφωση στους ενισχυτές Η κυµατοµορφή κάθε σήµατος εξαρτάται από την περιεκτικότητα της σε αρµονικές- το σχετικό πλάτος και τη φάση των στοιχείων της αρµονικής συχνότητας του σήµατος. Οποιαδήποτε συσκευή αλλάζει το σχετικό πλάτος και τη φάση αυτών των αρµονικών παραµορφώνει το σήµα Αντίστροφα οποιαδήποτε συσκευή προσθέτει νέες συχνότητες που δεν υπάρχουν στο αρχικό σήµα το παραµορφώνει. Οι ενισχυτές προκαλούν και τις δύο παραµορφώσεις. Οι τύποι της παραµόρφωσης είναι : Παραµόρφωση συχνοτήτων. Συµβαίνει όταν κάποια στοιχεία από ένα πολύπλοκο σήµα ενισχύονται περισσότερο από άλλα. Το αποτέλεσµα είναι στην έξοδο να έχουµε ένα εντελώς διαφορετικό σήµα. Παραµόρφωση συχνοτήτων Παραµόρφωση Φάσης. Όταν το σήµα περνάει από ένα ενισχυτή και καθυστερεί, γνωστή ως καθυστέρηση φάσης ή παραµόρφωση, η οποία µεταβάλλεται µε την συχνότητα. Προκαλείται κυρίως από την αντίδραση των κυκλωµάτων ζεύξης µεταξύ των σταδίων ενός ενισχυτή Σχήµα Παραµόρφωση Φάσης Παραµόρφωση Πλάτους. Αν ένας ενισχυτής λειτουργεί σε µία µη γραµµική περιοχή της χαρακτηριστικής του στοιχείου του, µια αλλαγή στην στιγµιαία τάση του πλέγµατος επιφέρει αλλαγή στο ρεύµα που ρέει στο στοιχείο η οποία δεν είναι σε αναλογία. Με αποτέλεσµα την παραµόρφωση του πλάτους. Αρµονικά στοιχεία παράγονται στον ενισχυτή και παρουσιάζονται στο σήµα εξόδου.

47 ΤΕΛΙΚΟΣ ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ ΜΕ ΡΥΘΜΙΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ Παραµόρφωση Πλάτους Ενδοδιαµορφωµένη Παραµόρφωση. Ένα πολύπλοκο σήµα περιέχει τουλάχιστον δύο στοιχεία συχνοτήτων, αν ένα τέτοιο σήµα εφαρµοστεί σε ένα ενισχυτή που λειτουργεί στη µη γραµµική περιοχή της χαρακτηριστικής, τότε παρουσιάζεται ενδοδιαµόρφωση. Στη ενδοδιαµόρφωση προκαλούνται αρµονικά στοιχεία στην κυµατοµορφή εξόδου, άθροισµα και διαφορά συχνοτήτων σε κάθε ζευγάρι των στοιχείων της κυµατοµορφής. ΙΩΑΝΝΑ ΔΗΜΚΟΥ ~ 47 ~

48 5.ΤΡΟΦΟ ΟΤΙΚΑ Τα περισσότερα ηλεκτρονικά κυκλώµατα χρειάζονται συνεχής τάση. Το δίκτυο παροχής ( ΕΗ) παρέχει εναλλασσόµενη τάση 220V-50Hz Ευρώπη η 110V-60Hz Αµερική. Έτσι σκοπός του τροφοδοτικού είναι να µετατρέψει την εναλλασσόµενη τάση σε συνεχή και σε κατάλληλη τιµή. Σχήµα: Σχηµατικό διάγραµµα τροφοδοτικού DC ρυθµιζόµενης τάσης. Στο σχήµα δίνεται το σχηµατικό διάγραµµα ενός τυπικού τροφοδοτικού DC. Το τροφοδοτικό τροφοδοτείται από µια ac γραµµή των 220V {rms) και 50 ΗΖ, και παρέχει µια dc τάση Vo (συνήθως µεταξύ 5 και 20 V) σε ένα ηλεκτρονικό κύκλωµα που το παριστάνουµε µε τη βαθµίδα φορτίου. Υπάρχει η απαίτηση η τάση αυτή να είναι όσο σταθερή γίνεται παρά τις µεταβολές στη γραµµή ac και στο ρεύµα που τραβάει το φορτίο. Η πρώτη βαθµίδα είναι ο µετασχηµατιστής ισχύος. Αποτελείται από δύο χωριστά πηνία τυλιγµένα γύρω από ένα σιδηροπυρήνα που τα συνδέει µαγνητικά. Το πρωτεύον πηνίο, µε Ν1 στροφές, είναι συνδεµένο στην γραµµή τροφοδοσίας 220V. Το δευτερεύον πηνίο, µε Ν2 στροφές, συνδέεται στο κύκλωµα του τροφοδοτικού. Έτσι µια ac τάση 220 N2/N1 Vrms αναπτύσσεται ανάµεσα στους ακροδέκτες του δευτερεύοντος πηνίου. Επιλέγοντας κατάλληλα τον λόγο Ν2/Ν1 του µετασχηµατιστή ο σχεδιαστής µπορεί να κατεβάσει την τάση της γραµµής στη τιµή που χρειάζεται για να προσφέρει την απαιτούµενη τάση εξόδου του τροφοδοτικού. Για παράδειγµα, προκειµένου να έχουµε µια dc τάση 5 ν από το τροφοδοτικό, η τάση στο δευτερεύον πηνίο θα πρέπει συνήθως να είναι 8Vrms. Αυτό µπορεί να επιτευχθεί µε ένα λόγο στροφών 1 : 15. Εκτός από το ότι ο µετασχηµατιστής παρέχει την απαιτούµενη τιµή της ηµιτονοειδές τάσης για το τροφοδοτικό, παράλληλα εξασφαλίζει και την ηλεκτρική αποµόνωση µεταξύ του ηλεκτρονικού εξοπλισµού και του kυκλώµατος της γραµµής µεταφοράς. Έτσι ελαχιστοποιείται ο κίνδυνος ηλεκτροπληξίας για τον άνθρωπο που τυχόν χρησιµοποιεί τον ηλεκτρονικό εξοπλισµό. Ο ανορθωτής µετατρέπει την ηµιτονοειδές τάση εισόδου Vs σε έξοδο µιας φοράς, που µπορεί να αποτελεί την παλλόµενη κυµατοµορφή του Σχήματος. Παρόλο που αυτή η κυµατοµορφή έχει µη µηδενική µέση τιµή, δηλαδή έχει µια dc συνιστώσα, η παλλόµενη φύση της την καθιστά ακατάλληλη για πηγή dc ηλεκτρονικών κυκλωµάτων. Εδώ ακριβώς εµφανίζεται η ανάγκη για κάποιου είδους φίλτρο. Οι διακυµάνσεις στο πλάτος εξόδου του ανορθωτή ελαττώνονται σηµαντικά µετά τη βαθµίδα φίλτρου του Σχήµατος. Η έξοδος του ανορθωτή µετά το φίλτρο, αν και πολύ πιο σταθερή από όσο ήταν χωρίς το φίλτρο, περιέχει ακόµα έναν παράγοντα που µεταβάλλεται χρονικά και είναι γνωστός ως κυµατισµός. Για να σταθεροποιήηθεί ακόµα περισσότερο το πλάτος της εξόδου απέναντι στον κυµατισµό και τις αλλαγές του ρεύµατος φορτίου, χρησιµοποιείται ένας ρυθµιστή τάσης.

49 ΤΕΛΙΚΟΣ ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ ΜΕ ΡΥΘΜΙΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ Κυµατοµορφές Τάσεων Βαθµίδων Τροφοδοτικού ΚΑΤΑΤΑΞΗ ΑΝΟΡΘΩΤΩΝ Όπως οι περισσότεροι γνωρίζουν υπάρχουν δύο είδη ανορθώσεων ως προς την µορφή της τάσης εξόδου της ανορθωτικής διάταξης, η απλή και η πλήρης ανόρθωση. Η ανάλυση λειτουργίας τους δίνεται παρακάτω. ΑΠΛΗ ΑΝΟΡΘΩΣΗ Το βασικό κύκλωµα για την ηµιανόρθωση ή απλή ανόρθωση φαίνεται στο σχήµα: Ανορθωτής Μισού Κύµατος (Ηµιανορθωτής) Η τάση εισόδου Ui = Vm Siηωt έχει µέγιστη τιµή Vm. Η τάση Vm είναι πολύ µεγάλη σε σύγκριση µε την τάση αγωγής Vd της διόδου (υποθέτουµε Vd = 0). Η δίοδος είναι ιδανική (στην κατάσταση ΟΝ έχει αντίσταση Rf ενώ στη κατάσταση OFF είναι ανοικτό κύκλωµα). Κατά τη διάρκεια της πρώτης ηµιπεριόδου η δίοδος είναι ΟΝ και υπάρχει ένα ρεύµα I m =V m /(R f +R L ). Κατά τη διάρκεια της αρνητικής ηµιπεριόδου της τάσης Ui, η δίοδος είναι OFF, έτσι ώστε το ρεύµα στο φορτίο να είναι µηδέν. Επειδή υπάρχει ρεύµα µόνο για το µισό της περιόδου, το κύκλωµα ονοµάζεται ανορθωτής µισού κύµατος. Είναι σηµαντικό ότι η µέση τιµή (συνεχής συνιστώσα) του ρεύµατος για µια περίοδο δεν είναι µηδέν. Ο παράγοντας αυτός είναι η βάση των κυκλωµάτων ανόρθωσης, που χρησιµοποιούνται για τη µετατροπή του εναλλασσόµενου ρεύµατος σε συνεχές. Παρακάτω δίνονται οι σχέσεις των ρευµάτων και των τάσεων του ανορθωτή µισού κύµατος: ΙΩΑΝΝΑ ΔΗΜΚΟΥ ~ 49 ~

50 i=im*sinωt αν 0 ωt π i=0 αν π ωt 2π Το συνεχές ρεύµα είναι η µέση τιµή του ρεύµατος στο φορτίο και δίνεται από την σχέση (ισχύει για κάθε κυµατοµορφή): Για το κύκλωµα της απλής ανόρθωσης που η τάση και το ρεύµα στο φορτίο είναι µισό κύµα (µία ηµιπερίοδος) το ρεύµα είναι (όπως και η τάση): Η συνεχής τάση εξόδου δίνεται από τη σχέση: Στο σχήµα παρακάτω δίνονται οι κυµατοµορφές τάσης και ρεύµατος στο φορτίο. Κυµατοµορφές Ρεύµατος και Τάσης Απλής Ανόρθωσης ΙΠΛΗ ΑΝΟΡθΩΣΗ Η ΑΝΟΡθΩΣΗ ΠΛΗΡΟΥΣ ΚΥΜΑΤΟΣ Το βασικό κύκλωµα για την ηµιανόρθωση ή απλή ανόρθωση φαίνεται στο σχήµα. Με τη χρησιµοποίηση δύο διόδων όπως δείχνει το σχήµα µπορεί να γίνει διπλή ανόρθωση, στην οποία η µία δίοδος άγει στη θετική ηµιπερίοδο ενώ η άλλη άγει στην αρνητική ηµιπερίοδο του σήµατος εισόδου. Για να γίνει αυτό πρέπει τα σήµατα στις ανόδους των δύο διόδων να έχουν µεταξύ τους διαφορά φάσης ίση µε 180, πράγµα που µπορεί να γίνει µε τη χρησιµοποίηση ενός µετασχηµατιστή που έχει µεσαία λήψη στο δευτερεύον.οι σχέσεις που δίνουν την τάση και το ρεύµα στο φορτίο είναι οι κάτωθι: Idc= 2Im/π Vdc=2Im RL/ π

51 ΤΕΛΙΚΟΣ ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ ΜΕ ΡΥΘΜΙΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ Ανορθωτής Πλήρους Κύµατος H συνεχής τάση εξόδου στη διπλή ανόρθωση είναι διπλάσια εκείνης της απλής ανόρθωσης. Μέγιστη ανάστροφη τάση: Είναι η µέγιστη τάση στα άκρα της διόδου που µπορεί να αντέξει η δίοδος, λέγεται µέγιστη ανάστροφη τάση γιατί εµφανίζεται στα άκρα της διόδου όταν η δίοδος δεν άγει. Για την απλή ανόρθωση η µέγιστη τάση είναι Vm, ενώ για την πλήρη ανόρθωση είναι 2Vm. Στο σχήµα δίνονται οι κυµατοµορφές τάσης και ρεύµατος στο φορτίο όταν έχουµε πλήρη ανόρθωση: Κυµατοµορφές Τάσης και Ρεύµατος Φορτίου Πλήρης Ανόρθωσης ΠΛΗΡΗΣ ΑΝΟΡΘΩΣΗ ΜΕ ΓΕΦΥΡΑ Επειδή η πλήρης ανόρθωση µε Μ/Σ µεσαίας λήψης έχει το µειονέκτηµα του ακριβού Μ/Σ και της διπλής ανάστροφης τάσης που εφαρµόζεται στις διόδους έχει επικρατήσει µια διαφορετική συνδεσµολογία ανορθωτή πλήρους κύµατος που χρησιµοποιεί Μ/Σ µε ένα τύλιγµα στο δευτερεύον και 4 διόδους σε κατάλληλη συνδεσµολογία. Το κύκλωµα του ανορθωτή γέφυρας δίνεται στο σχήµα: ΙΩΑΝΝΑ ΔΗΜΚΟΥ ~ 51 ~

52 Ανορθωτής Γέφυρας Όταν η πολικότητα του µετασχηµατιστή είναι τέτοια ώστε να έχουµε θετική τάση στην άνοδο της D2 τότε άγουν οι δίοδοι D2 και D4. Στην επόµενη ηµιπερίοδο η τάση του Μ/Σ αλλάζει πολικότητα και άγουν οι δίοδοι D1 και D3. Κάθε δίοδος έχει στα άκρα της κατά την ανάστροφη περίοδο τη τάση του µετασχηµατιστή. Στο σχήµα 6.7 δίνονται η τάση και το ρεύµα φορτίου του ανορθωτή γέφυρας. Παρατηρούµε ότι η τάση στο φορτίο είναι κατά 2 Vd µικρότερη της τάσης τροφοδοσίας. Κυµατοµορφές Τάσης και Ρεύµατος Ανορθωτή Γέφυρας ΦΙΛΤΡΟ Το φίλτρο απαιτείται για την εξοµάλυνση ή και την εξάλειψη της κυµάτωσης της τάσης εξόδου του ανορθωτή, καθιστώντας το κατάλληλο για χρήση τροφοδοσίας στα ηλεκτρονικά κυκλώµατα. Η πιο κοινή τεχνική φιλτραρίσµατος χρησιµοποιεί έναν ηλεκτρολυτικό πυκνωτή που συνδέεται παράλληλα µε το φορτίο. Ο ηλεκτρολυτικός πυκνωτής είναι στοιχείο αποθήκευσης ενέργειας, µπορεί να φορτιστεί κατά την διάρκεια

53 ΤΕΛΙΚΟΣ ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ ΜΕ ΡΥΘΜΙΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ της περιόδου αγωγής και να αποδώσει την ενέργεια στο φορτίο κατά την διάρκεια της περιόδου µη αγωγής. Χαρακτηρίζεται από την χωρητικότητα και την τάση λειτουργίας. Χρησιµοποιούνται οι ηλεκτρολυτικοί πυκνωτές γιατί µπορούν να κατασκευαστούν πυκνωτές µε πολύ µεγάλη χωρητικότητα τάξης Farad. Η τάση λειτουργίας για λόγους προστασίας λαµβάνεται προσθέτοντας κάποια Volt (10-50) στην τιµή της τάσης που εφαρµόζεται θεωρητικά στα άκρα του πυκνωτή. Η µεταβολή της κυµάτωσης λοιπόν καθορίζεται από την ταχύτητα φόρτισης εκφόρτωσης του πυκνωτή κατά την αγωγή ή αποκοπή ρεύµατος από τον ανορθωτή. Όσο διαρκεί η παροχή ρεύµατος στο φορτίο διατηρείται η τάση στα άκρα του πυκνωτή. Όταν η τάση αποκόπτετε από τον ανορθωτή τότε ο πυκνωτής εκφορτίζεται µέσω του φορτίου. Η αποτελεσµατικότητα των φίλτρων µε πυκνωτή καθορίζεται από τρεις παράγοντες: το µέγεθος του πυκνωτή, την τιµή του φορτίου και το χρόνο µεταξύ των παλµών. Οι τρεις αυτοί παράγοντες σχετίζονται µεταξύ τους µε τη σχέση της σταθεράς χρόνου T= R C. 6.8 όπου : Τ= χρόνος σε δευτερόλεπτα R= η αντίσταση σε Ω και C= η χωρητικότητα σε Farad Μικρή κυµάτωση σηµαίνει ότι ο πυκνωτής εκφορτίζεται πολύ λίγο µεταξύ των κορυφών των παλµών. Η σταθερά λοιπόν χρόνου θα πρέπει να είναι πολύ µεγαλύτερη σε σύγκριση µε την περίοδο των παλµών. Για τους ενισχυτές ακουστικών συχνοτήτων η τροφοδοσία θεωρείται ικανοποιητική όταν η κυµάτωση βρίσκεται στο 1%. Η επιλογή λοιπόν της χωρητικότητας του πυκνωτή βασίζεται στην πιο κάτω εξίσωση. Όπου Ι το ρεύµα φορτίου σε Α Vp-p τάση κυµάτωσης από κορυφή σε κορυφή και Τ η περίοδος σε δευτερόλεπτα. Παρατηρούµε από την σχέση ότι όσο αυξάνεται η συχνότητα τόσο µικραίνουν οι απαιτήσεις σε χωρητικότητα. Σε αυτό βασίζεται η τεχνική των διακοπτικών τροφοδοτικών, στα οποία αρχικά µετατρέπεται η συχνότητα του δικτύου σε πολύ υψηλότερη, έτσι µικραίνει η τιµή της χωρητικότητας των πυκνωτών. Επίσης όσο µικρότερη είναι η τιµή της αντίστασης φορτίου τόσο µεγαλύτερη πρέπει να είναι η χωρητικότητα. Όµως η µεγάλη τιµή του πυκνωτή σε ένα φίλτρο µπορεί να προκαλέσει προβλήµατα. Οι ανορθωτές δεν άγουν εωσότου η τάση έξοχου υπερβεί την τάση του πυκνωτή. Ο ανορθωτής γίνεται µη αγώγιµος, αµέσως µετά την διέλευση της κυµατοµορφής από την τιµή κορυφής, έτσι ο χρόνος αγωγής ρεύµατος από τις διόδους είναι πολύ µικρός. Παρατηρείται ότι υπάρχει µεγάλος λόγος ρεύµατος κορυφής προς την µέση τιµή του ρεύµατος. Αυτό σηµαίνει ότι το ενεργό ρεύµα του ανορθωτή είναι πολλές φορές µεγαλύτερο από το ρεύµα φορτίου. Το ενεργό ρεύµα είναι αυτό που θερµαίνει τις διόδους. Εξηγείται λοιπόν η επιλογή των διόδων µε προδιαγραφές ρεύµατος πολύ µεγαλύτερες από το ρεύµα που προορίζεται να παρέχει το τροφοδοτικό στο φορτίο. Υπάρχει η δυνατότητα ελάττωσης του όγκου ενός πυκνωτή µε την χρήση παράλληλων µικρότερων πυκνωτών (φίλτρα RC ). Στα σχήµατα δίνονται το κύκλωµα και οι κυµατοµορφές του απλού ανορθωτή µε φίλτρο πυκνωτή. ΙΩΑΝΝΑ ΔΗΜΚΟΥ ~ 53 ~

54 Απλός Ανορθωτής µε Φίλτρο Πυκνωτή Κυµατοµορφές Τάσης και Ρεύµατος Φορτίου Απλού Ανορθωτή µε Φίλτρο Πυκνωτή για διάφορες τιµές Σταθεράς Χρόνου RC Άλλος τρόπος φιλτραρίσµατος είναι το επαγωγικό φίλτρο µε τη χρήση ενός αποπνικτικού πηνίου (choke). Το πηνίο έχει την ιδιότητα να αντιστέκεται σε οποιαδήποτε µεταβολή του ρεύµατος στο φορτίο. Αυτό έχει σαν συνέπεια την ελάττωση της κυµάτωσης του ρεύµατος άρα και της τάσης που ρέει στο φορτίο. Τα επαγωγικά φίλτρα δεν χρησιµοποιούνται σε τροφοδοτικά που χρησιµοποιούν τάση δικτύου, γιατί τα choke είναι ογκώδη και µε µεγάλο κόστος. Χρησιµοποιούνται όµως στα διακοπτικά, όπου η συχνότητα είναι µεγάλη, µε αποτέλεσµα να απαιτούνται µικρότερες αυτεπαγωγές, µειώνοντας έτσι το κόστος και το µέγεθος. Απλός Ανορθωτής µε Φίλτρο Πυκνωτή Πηνίο

55 ΤΕΛΙΚΟΣ ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ ΜΕ ΡΥΘΜΙΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ ΠΟΛΛΑΠΛΑΣΙΑΣΤΕΣ ΤΑΣΗΣ Πολλές φορές είναι αναγκαία η χρησιµοποίηση ενός µικρού µετασχηµατιστή µε µικρή τάση δευτερεύοντος. Οι τάσεις DC όµως που χρησιµοποιούνται είναι πολλές φορές µεγαλύτερες της τάσης εισόδου. Έτσι δηµιουργείται η ανάγκη χρησιµοποίησης πολλαπλασιαστών τάσης. Η βασική αρχή των πολλ/των τάσης είναι η ανίχνευση κορυφής της τάσης εισόδου και η παραγωγή µιας DC τάσης εξόδου ίσης µε ένα πολλαπλάσιο της τάσης εισόδου. Τα κυκλώµατα αυτά χρησιµοποιούνται σε εφαρµογές που χρειάζεται µικρή ισχύς και µικρά ρεύµατα αλλά µεγάλες τάσεις (καθοδικοί σωλήνες, phantom power κλπ). Παρακάτω θα αναφερθούµε στις πιο γνωστές τοπολογίες πολλαπλασιαστών τάσης. ΙΠΛΑΣΙΑΣΤΗΣ ΤΑΣΗΣ ΠΛΗΡΟΥΣ ΚΥΜΑΤΟΣ Στο σχήµα δίνεται ένας διπλασιαστής τάσης πλήρους κύµατος. ιπλασιαστής Τάσης Πλήρους Κύµατος Η δίοδος D1 άγει στην µία ηµιπερίοδο και η D2 στην άλλη. Σε κάθε ηµιπερίοδο ο πυκνωτής C1 ή ο C2 φορτίζονται στη µέγιστη τιµή της τάσης εισόδου Vm. Κατά την θετική ηµιπερίοδο η D1 είναι πολωµένη ορθά εποµένως άγει, και ο C1 φορτίζεται. Κατά την αρνητική ηµιπερίοδο άγει η D2 και φορτίζεται ο C2. Τώρα παρατηρούµε ότι ο C1 και ο C2 είναι σε σειρά. Άρα οι τάσεις τους είναι σε σειρά και προστίθενται. Την ολική τάση την παίρνουµε στα σηµεία Α και Β. Οι πυκνωτές θα φορτίζονται στη µέγιστη τιµή της τάσης που εφαρµόζεται σε αυτούς. όπου: Vcap = είναι η τάση πάνω στο πυκνωτή, τάση ορθής φοράς της διόδου. είναι η rms τάση εισόδου, και Vf = η ΙΠΛΑΣΙΑΣΤΗΣ ΤΑΣΗΣ ΜΙΣΟΥ ΚΥΜΑΤΟΣ Στο σχήµα δίνεται το κύκλωµα διπλασιαστή µισού κύµατος. ιπλασιαστής Τάσης Μισού Κύµατος Σ' αυτό το κύκλωµα την τάση εξόδου την παίρνουµε πάνω στο πυκνωτή C2. Κατά την διάρκεια της κορυφής της αρνητικής ηµιπεριόδου η D1 είναι πολωµένη ορθά και η D2 ανάστροφα. Έτσι ο πυκνωτής C1 φορτίζεται στην τάση Vm. Κατά την διάρκεια της κορυφής της θετικής ηµιπεριόδου η D1 είναι πολωµένη ανάστροφα και η D2 ορθά. Ο πυκνωτής C1 δρα σαν µπαταρία σε σειρά µε τη πηγή τροφοδοσίας. Η δίοδος D2 (είναι ΟΝ σε αυτή την ΙΩΑΝΝΑ ΔΗΜΚΟΥ ~ 55 ~

56 ηµιπερίοδο και) έχει µια τάση 2 Vm. Τώρα η τάση στον C2 είναι 2 Vm. Σκοπός της D1 είναι να φορτίζει τον C1. Ο C2 φορτίζεται µόνο κατά την µία ηµιπερίοδο όταν η D2 άγει. Αν η αντίσταση RL είναι µεγάλη, η σταθερά χρόνου εκφόρτισης είναι µεγάλη σε σχέση µε τη περίοδο του σήµατος εισόδου. Η τάση εξόδου περίπου ίση µε 2 Vm. ΤΡΙΠΛΑΣΙΑΣΤΗΣ ΤΑΣΗΣ ΜΙΣΟΥ ΚΥΜΑΤΟΣ Στο σχήµα δίνεται ένα κύκλωµα τριπλασιασµού τάσης. Τριπλασιαστής Τάσης Μισού Κύµατος Οι δύο πρώτοι ανιχνευτές κορυφής αποτελούν ένα διπλασιαστή τάσης. Κατά την µία ηµιπερίοδο (αρνητική) ο πυκνωτής C1 φορτίζεται στην µέγιστη τιµή της τάσης εισόδου από την δίοδο D1. Στην αντίθετη ηµιπερίοδο (θετική) η D2 άγει και ο C2 φορτίζεται σε διπλάσια τιµή της τάσης εισόδου 2 Vm. Στην επόµενη ηµιπερίοδο (αρνητική) η δίοδος D3 άγει και ο C3 φορτίζεται σε τάση 2 Vm. Η αντίσταση φορτίου συνδέεται στην τριπλασιασµένη έξοδο. Και εδώ η αντίσταση φορτίου πρέπει να είναι µεγάλη, ώστε να εξασφαλίζεται µια µεγάλη σταθερά χρόνου εκφόρτισης. Τότε η DC τάση εξόδου είναι περίπου ίση µε 3 Vm. Θεωρητικά µπορούµε να συνεχίζουµε να προσθέτουµε επιπλέον βαθµίδες ανιχνευτών κορυφής, για να έχουµε µεγαλύτερα πολλαπλάσια της τάσης εισόδου. Ώµος, η κυµάτωση θα είναι χειρότερη, επειδή η εκφόρτιση ανάµεσα στις διαδοχικές κορυφές του σήµατος θα είναι µεγαλύτερη.γι' αυτό το λόγο ο διπλασιαστής και ο τριπλασιαστής είναι οι πιο κοινοί πολλαπλασιαστές τάσης. ΣΤΑΘΕΡΟΠΟΙΗΤΕΣ ΤΑΣΗΣ Πολλές φορές ακόµα και µετά το φίλτρο η κυµάτωση είναι αρκετά µεγάλη για να χρησιµοποιηθεί σε ηλεκτρονικό κύκλωµα. Για την βελτίωση λοιπόν του τροφοδοτικού χρησιµοποιούνται σταθεροποιητές τάσης σε µορφή ολοκληρωµένων κυκλωµάτων ή διατάξεις σταθεροποίησης τάσης. Αυτό που θέλουµε να εξασφαλίσουµε µε αυτές τις διατάξεις είναι η ανεξαρτησία της τάσης εξόδου από τις αλλαγές της τάσης εισόδου, του ρεύµατος φορτίου και της θερµοκρασίας. Οι σταθεροποιητές τάσης έχουν καθορισµένη τάση εξόδου ρυθµιζόµενη ή µη (fix), και εµπέδηση εξόδου που πλησιάζει το µηδέν και οι πλειοψηφία αυτών βασίζονται στο διαιρέτη τάσης σχήµα. Είτε η R1, είτε η R2 του διαιρέτη συνήθως είναι µεταβλητές παρέχοντας µε αυτό τον τρόπο ποικίλες τιµές της τάσης εξόδου η οποία δίνεται από την σχέση : V out= Vin. Στο σχήµα δίνονται οι µορφές του διαιρέτη τάσης όπως το συναντάµε σε διάφορους σταθεροποιητές.

57 ΤΕΛΙΚΟΣ ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ ΜΕ ΡΥΘΜΙΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ Συνδεσµολογία Εξόδου Ρυθµιστή Τάσης Όταν µεταβάλλεται η R1 ο σταθεροποιητής είναι γνωστός ως σειριακός, επειδή το µεταβλητό τµήµα είναι σε σειρά µε το φορτίο. Ενώ όταν µεταβάλλεται η R2 ονοµάζεται (αλλαγής γραµµής) shunt (η παράλληλης), επειδή το µεταβλητό τµήµα είναι shunted (µετατόπισης) από το φορτίο. Οι shunt σταθεροποιητές είναι αναποτελεσµατικοί σε σχέση µε τους σειριακούς και πρέπει να σχεδιάζονται προσεκτικά. Για το λόγω αυτό οι σειριακοί είναι πιο διαδεδοµένοι. Παρακάτω δίνονται παραδείγµατα υλοποίησης ρυθµιστών τάσης διάταξης shunt όπως είναι οι διατάξεις σειράς. ΣΤΑΘΕΡΟΠΟΙΗΣΗ ΜΕ ZENER Η πιο απλή, οικονοµική και εύκολη υλοποίηση σταθεροποιητή είναι αυτή µε Zener. Βασιζόµενη στην ιδιότητα της διόδου Zener να κρατά σταθερή την τάση στα άκρα της όταν πολωθεί ανάστροφα πέραν µιας ορισµένης τάσης µπορούµε, θέτοντας το φορτίο παράλληλα µε την zener, να κατασκευάσουµε ρυθµιστές τάσης, αλλά µε τον περιορισµό ότι η τάση θα είναι µικρή (έως περίπου 12V). Μια πολύ απλή διάταξη παρουσιάζεται στο σχήµα. Η τάση Vin και η αντίσταση R1 επιλέγονται έτσι ώστε αρχικά η δίοδος να δουλεύει στην περιοχή διάσπασης. Η τάση στα άκρα του φορτίου είναι η τάση Vz η οποία παραµένει σχεδόν σταθερή παρά της αυξοµειώσεις της τάσης Vin και του ρεύµατος που τραβά το φορτίο. Ένα µεγάλο µειονέκτηµα της συγκεκριµένης τοπολογίας είναι ή αυξοµείωση της τάσης διάσπασης συναρτήσει της θερµοκρασίας. Η zener (συνήθως) έχει αρνητικό συντελεστή θερµοκρασίας µέχρι 5 Volts τάση διάσπασης και πάνω από 8 Volts έχει θετικό συντελεστή. Αυτές οι µεταβολές στην τάση διάσπασης εµφανίζονται στην έξοδο του κυκλώµατος σταθεροποίησης. Για να τις ελαττώσουµε στο ελάχιστο αυτές τις επιδράσεις τοποθετούµε εν σειρά µε την zener σχήμα, διόδους ορθά πολωµένες οι οποίες έχουν αρνητικό θερµοκρασιακό συντελεστή. Η σταθεροποίηση που πετυχαίνουµε µε αυτή τη µέθοδο δεν ισχύει για µεγάλες µεταβολές ρεύµατος. ΙΩΑΝΝΑ ΔΗΜΚΟΥ ~ 57 ~

58 Απλά Κυκλώµατα Σταθεροποίησης µε Zener Για µεγαλύτερα ρεύµατα είναι αναγκαία η χρήση τρανζίστορ. Εξοµοιωτής Zener Ισχύος Το κύκλωµα είναι ένας εξοµοιωτής διόδου zener ισχύος. Βασικά αποτελείται από ένα ενισχυτή ρεύµατος δύο βαθµίδων µαζί µε µια δίοδο zener χαµηλής ισχύος (400mW), και µπορεί να χειρισθεί ρεύµατα µέχρι 500mA και τάσεις µέχρι 25V, που είναι σχετικά δύσκολο να επιτύχει µια κοινή zener του εµπορίου, εκτός από µερικούς τύπους µε υψηλό κόστος. Η πραγµατική τάση zener που εµφανίζει το κύκλωµα είναι υψηλότερη κατά 0, 7V περίπου από τη τάση του στοιχείου αναφοράς (zener). Ο τρόπος λειτουργίας του κυκλώµατος είναι απλός. Όταν η τάση στα άκρα του κυκλώµατος αυξάνει πάνω από τη καθορισµένη τιµή τάσης zener, το τρανζίστορ BC557 αρχίζει να γίνεται αγώγιµο και παρέχει ένα ρεύµα στη βάση του Τ2. Το τρανζίστορ ισχύος αναλαµβάνει όλο το ρεύµα που µπορεί να διευθετήσει η δίοδος zener και γι' αυτό καταναλίσκει αρκετή ισχύ. Έτσι το BD233 πρέπει να τοποθετηθεί σε µια ψήκτρα. Το τρανζίστορ BC557 πρέπει να έχει σχετικά υψηλό κέρδος ρεύµατος. Το Τ2 µπορεί να είναι οποιοδήποτε npn µέσης ή υψηλής ισχύος (2Ν3055, TIP31). Το προφανές πρόβληµα αυτής της διάταξης είναι ότι για να λειτουργήσει πρέπει να υπάρχει ένα συνεχές ρεύµα κατά µήκος του τρανζίστορ, που είναι κατά πολύ µεγαλύτερο από το µέγιστο ρεύµα που µπορεί να τραβήξει το φορτίο.άρα έχουµε πολλές απώλειες.

59 ΤΕΛΙΚΟΣ ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ ΜΕ ΡΥΘΜΙΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ Το κύριο πλεονέκτηµά του είναι ότι παραείναι απλό, και µπορεί να χρησιµοποιηθεί ακόµα και όταν η διαθέσιµη τάση τροφοδοσίας είναι λίγο µεγαλύτερη από την απαιτούµενη τάση εξόδου. υστυχώς όµως οι κοινές δίοδοι και οι Zener είναι ηλεκτρικά θορυβώδης, προκαλώντας έτσι προβλήµατα στην έξοδο. Ο θόρυβος αυτός µπορεί να ελαττωθεί προσθέτοντας ένα µικρό ac πυκνωτή (220pF) παράλληλα µε την δίοδο zener. ΙΑΤΑΞΕΙΣ ΣΤΑΘΕΡΟΠΟΙΗΣΗΣ ΣΕΙΡΑΣ Στα σχήµατα δίνονται 3 τοπολογίες σταθεροποιητών σειράς που χρησιµοποιούν zener και τρανζίστορ. Το κύκλωµα του σχήµατος είναι ένα παράδειγµα σταθεροποίησης τάσης σειράς. Η DC τάση εξόδου είναι Vout= Vz- Vbe. Αυτή η τάση είναι σταθερή ίση µε την τάση Zener µείον την τάση VΒΕ του τρανζίστορ. Αν η τάση Vin µεταβληθεί η τάση Zener παραµένει σχεδόν σταθερή και κατά συνέπεια σταθερή παραµένει και η τάση εξόδου.ρεύµα Zener : lz = IR - IΒ όπου IR =ρεύµα της προστατευτικής αντίστασης. Επειδή ΙΒ = IL/β,σ' αυτό το κύκλωµα απαιτείται δίοδος zener µε µικρότερο περιορισµό ρεύµατος σχετικά µε τον κανονικό σταθεροποιητή zener (IZ=IR-IB για µεγάλα ρεύµατα φορτίου ο σχεδιαστής πρέπει να χρησιµοποιήσει µια δίοδο Zener µε µεγάλο ρεύµα). Το τρανζίστορ Τ1 λέγεται τρανζίστορ διάβασης, γιατί το ρεύµα του φορτίου διέρχεται από το τρανζίστορ και VCE = Vin -Vout και η ισχύς που καταναλώνεται : PD = (Vin -Vout) IL. ίοδος Zener Και Ακόλουθος Εκποµπού Μειονέκτηµα του σταθεροποιητή τάσης σειράς είναι η κατανάλωση ισχύος του τρανζίστορ διάβασης. Όσο το ρεύµα φορτίου είναι µικρό το τρανζίστορ διάβασης δεν θερµαίνεται. Όταν όµως το ρεύµα φορτιού είναι µεγάλο το τρανζίστορ καταναλώνει µεγάλη ισχύ µε αποτέλεσµα να αυξάνει η εσωτερική θερµοκρασία της συσκευής. ΙΩΑΝΝΑ ΔΗΜΚΟΥ ~ 59 ~

60 Σταθεροποιητής Αρνητικής Ανάδρασης Στο σχήµα παραπάνω δίνεται ένα κύκλωµα σταθεροποιητή σειράς αρνητικής ανάδρασης. Το τρανζίστορ Τ2 ενεργεί σαν ακόλουθος εκποµπού. Το τρανζίστορ Τ1 παρέχει το κέρδος τάσης µε το βρόχο αρνητικής ανάδρασης. Εδώ µέρος της τάσης εξόδου VF συγκρίνετε µε την τάση αναφορά Vz. Το Τ1 ενισχύει τη διαφορά VF- VR. Υποθέτουµε ότι η τάση φορτίου αυξάνει. Η τάση αρνητικής ανάδρασης VF θα αρχίσει να αυξάνει. Ενώ η τάση εκποµπού του Τ1 κρατείται σταθερή από την δίοδο Zener, περισσότερο ρεύµα περνάει µέσα από το Τ1 και από την αντίσταση R3. Αυτό µειώνει την τάση βάσης του Τ2. Σαν αποτέλεσµα έχουµε µείωση της τάσης εκποµπού του Τ2 αντισταθµίζοντας έτσι την αύξηση στην τάση φορτίου. Εάν η τάση φορτίου ελαττώνεται η τάση ανάδρασης VF ελαττώνετε. Αυτό περιορίζει το ρεύµα µέσα από το Τι και R3. Η υψηλότερη τάση στη βάση του Τ2 αυξάνει την τάση εκποµπού του Τ2 και στη συνέχεια αντισταθµίζει την πραγµατική ελάττωση στη τάση φορτίου. Ρυθµίζοντας τις R2, R1 µπορούµε να έχουµε σταθεροποιηµένη τάση εξόδου µε την ίδια σταθερότητα όπως η δίοδος Zener. Η τάση εισόδου πρέπει να είναι µεγαλύτερη από την τάση εξόδου. Η Vin πρέπει να είναι τουλάχιστο 1 ή 2 Volts µεγαλύτερη από την Vout. Αν στο κύκλωµα του σχήµατος 6.18 βάλουµε ένα βραχυκύκλωµα κατά µήκος του φορτίου RL θα έχουµε ένα τεράστιο ρεύµα µέσα από το Τ2. Το Τ2 ή η δίοδος ή και τα δύο θα καταστραφούν.για να αποφύγουµε αυτές τις πιθανότητες χρησιµοποιούµε το κύκλωµα του σχήµατος. Για φυσιολογικά ρεύµατα η τάση στην αντίσταση R4 είναι µικρή και το τρανζίστορ Τ3 δεν άγει. Με αυτές τις συνθήκες ο σταθεροποιητής δουλεύει όπως περιγράψαµε. Αν όµως έχουµε υπερβολικό ρεύµα φορτίου τότε η τάση κατά µήκος της R4 γίνεται αρκετά µεγάλη οπότε άγει το τρανζίστορ Τ3. Το ρεύµα συλλέκτη του Τ2 περνά µέσα από την R3. Αυτό ελαττώνει την τάση βάσης του Τ2 και το κάνει σχεδόν µη αγώγιµο για να προλάβει τη βλάβη. Στο σχήµα 6.16 ο περιοριστής ρεύµατος αρχίζει να λειτουργεί όταν η τάση κατά µήκος της R4 γίνει περίπου 0,6 ή 0,7 Volts. Σ' αυτό το σηµείο το τρανζίστορ Τ3 ανοίγει και ελαττώνει την τάση του Τ2. Αν R4 = 1Ω ο περιοριστής ρεύµατος αρχίζει όταν το ρεύµα φορτίου είναι 600 ή 700 ma. ιαλέγοντας άλλες τιµές για την R4 µπορούµε να αλλάξουµε το επίπεδο του περιοριστή ρεύµατος.

61 ΤΕΛΙΚΟΣ ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ ΜΕ ΡΥΘΜΙΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ Σταθεροποιητής Τάσης µε Περιοριστή Ρεύµατος ΙΑΤΑΞΕΙΣ ΣΤΑΘΕΡΟΠΟΙΗΣΗΣ ΤΡΙΩΝ ΑΚΡΟ ΕΚΤΩΝ (IC) Η χρήση ολοκληρωµένων σταθεροποιητών τάσεως επιτρέπει τη κατασκευή µικρών αξιόπιστων σταθεροποιηµένων τροφοδοτικών. Τα datasheets των στοιχείων βοηθούν στην επιλογή του κατάλληλου τύπου σταθεροποιητή για την επιθυµητή λειτουργία. ιαθέσιµοι είναι πολλοί τύποι ολοκληρωµένων σταθεροποιητών τάσεως αλλά πιο συχνά χρησιµοποιούνται οι παρακάτω: τριών ακροδεκτών και καθορισµένης ( fixed ) τάσης εξόδου και τριών ακροδεκτών και καθορισµένης πολικότητας και µεταβλητής τάσης εξόδου. Από τα φύλλα προδιαγραφών πρέπει να λαµβάνουµε υπόψη µας τις επιτρεπτές τιµές απωλειών, µέγιστου ρεύµατος φορτίου, µέγιστης τάσης εισόδου, τιµές εισόδου του φορτίου του σταθεροποιητή, ρεύµατος ηρεµίας, απόρριψη κυµάτωσης τάσης, το κόστος και την ευκολία χρήσης. Τα ολοκληρωµένα έχουν την ίδια συµπεριφορά λειτουργίας όπως τα διακριτά ισοδύναµα του. Από την άλλη πάλι µπορεί να έχουν τελείως διαφορετική σχεδίαση. Για να επιλέγει κάποιο από τους υπάρχοντες τύπους πρέπει πρώτα να έχουν υπολογιστεί όλα τα στοιχεία που περιλαµβάνονται στο σχεδιασµό. Τα ολοκληρωµένα τριών ακροδεκτών απαιτούν µικρό αριθµό εξωτερικών στοιχείων. Άλλοι τύποι από την άλλη απαιτούν πολύ µεγάλο αριθµό εξωτερικών στοιχείων όπως µεγάλης ισχύος τρανζίστορ για ρεύµατα που ξεπερνούν το µέγιστο ρεύµα φορτίου, ποτενσιόµετρα ή διαιρέτες τάσης που ρυθµίζουν την τάση εξόδου, πυκνωτές που απαιτούνται για την βελτίωση των χαρακτηριστικών της σταθεροποίησης, τελεστικούς ενισχυτές, εξωτερικά στοιχεία αναφοράς που υποκαθιστούν τα εσωτερικά στοιχεία αναφοράς, για να ρυθµίζουν την τάση ψηλότερα ή χαµηλότερα από τη καθορισµένη ή για βελτίωση της σταθερότητας. Στο σχεδιασµό του τροφοδοτικού της εργασίας προτιµήθηκαν τα πιο γνωστά IC τα LM317T (για µικρές τάσεις DC) και 317L (για µεγαλύτερες τάσεις) για της θετικές τάσεις και το LM337T για τις αρνητικές γι αυτό και θα αναφερθούµε εκτενέστερα στα χαρακτηριστικά και στη λειτουργία τους. Και τα τρία είναι ολοκληρωµένα τριών ακροδεκτών µε µεταβλητή τάση εξόδου. Η συνήθης τοπολογία τους παρουσιάζεται στο σχήµα. ΙΩΑΝΝΑ ΔΗΜΚΟΥ ~ 61 ~

62 Συνήθης Τοπολογία Ρυθµιστή Τάσης µε το LM317 Κατά την λειτουργία το LM317 αναπτύσσει µια τυπική τάση Vref=1.25V, µεταξύ του ακροδέκτη εξόδου και του ακροδέκτη ρύθµισης. Η σταθερή τάση αναφοράς αναπτύσσεται κατά µήκος της αντίστασης R1, και ένα σταθερό ρεύµα διέρχεται από την R1 άρα και R2 δίνοντας µια τάση εξόδου ίση µε V out =V ref (1+ R 2 )+I ADJ * R 2 /R1. Εφόσον το ρεύµα του ακροδέκτη Adj (100µΑ) παριστάνει ένα λανθάνον όρο τo LM317 έχει σχεδιαστεί για να ελαχιστοποιήσει αυτό το ρεύµα και να το διατηρεί πολύ σταθερό µε τις αλλαγές της γραµµής και του φορτίου. Για τον υπολογισµό της τάσης εξόδου η τιµή Ι ADJ R 2 µπορεί να αγνοηθεί λόγω της πολύ µικρής τιµής που παίρνει. Για να επιτευχθεί η προηγούµενη απαίτηση πρέπει όλο το ρεύµα ηρεµίας του ρυθµιστή να επιστρέφεται στον ακροδέκτη εξόδου, επιβάλλοντας συνθήκες ρεύµατος φορτιού. Αν το φορτίο είναι ανεπαρκές η τάση εξόδου θα αυξηθεί. Οποιαδήποτε αύξηση ή µείωση του ρεύµατος ηρεµίας προκαλεί µεταβολή στην πτώση τάσης στην R2 που µε την σειρά της θα επιδράσει στην τάση εξόδου. Το ρεύµα ηρεµίας επηρεάζεται από τη µη σταθεροποιηµένη είσοδο το ρεύµα φορτίου και την θερµοκρασία. Εφόσον ο ρυθµιστής δεν έχει σταθερή τιµή εξόδου και βλέπει µόνο την διαφορά δυναµικού µεταξύ εισόδου και εξόδου, µπορούν να κατασκευαστούν τροφοδοτικά πολύ υψηλής τάσης µε αναφορά προς την γη αρκεί να µην ξεπερνιέται η µέγιστη διαφορά δυναµικού µεταξύ των ακροδεκτών εισόδου και εξόδου που αντιστοιχεί στα 40V. Το µειονέκτηµα του LM317 ως σταθεροποιητής υψηλών τάσεων είναι η µείωση του ρεύµατος εξόδου σε επίπεδα της τάξης των µερικών ma. Το πρόβληµα αυτό έρχεται να µας το επιλύσει το LM317L το οποίο δίνει ένα εγγυηµένο ρεύµα εξόδου 100mA ανεξάρτητο της τάσης εξόδου. Για να βελτιώσουµε την τοπολογία η αντίσταση R1 πρέπει να είναι κοντά στο ολοκληρωµένο, ενώ το γειωµένο άκρο της R2 πρέπει να είναι κοντά στη γη του φορτίου και να παρέχει χειρισµό γείωσης. Σε περίπτωση που ο ρυθµιστής είναι αρκετά µακριά από το Φίλτρο του τροφοδοτικού τότε η συµπεριφορά του σταθεροποιητή µπορεί να βελτιωθεί προσθέτοντας ένα πυκνωτής Ci 0,1 µf µεταξύ του ακροδέκτη εισόδου και της γης για την σύζευξη µε το προηγούµενο στάδιο. Για την βελτίωση της απόρριψης της κυµάτωσης χρησιµοποιούµε έναν πυκνωτή CADJ 10µF. Μπορούµε να χρησιµοποιήσουµε και έναν πυκνωτή 1µF στην έξοδο για την βελτίωση της χρονικής απόκρισης. Οι δίοδοι είναι προστατευτικές δίοδοι η µεν D1 από βραχυκύκλωµα εισόδου και η D2 βοηθάει στην αποφόρτιση του πυκνωτή σε περίπτωση βραχυκυκλώµατος

63 ΤΕΛΙΚΟΣ ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ ΜΕ ΡΥΘΜΙΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ εξόδου. Το LM337T παρέχει ακριβώς τις ίδιες δυνατότητες µε το LM317T αλλά στην αρνητική τάση. ΙΩΑΝΝΑ ΔΗΜΚΟΥ ~ 63 ~

64 6.Περιγραφή τελικού ενισχυτή 50W με TDA7294 Το ολοκληρωμένο TDA7294 της SGS Thomson είναι ένας ενισχυτής ισχύος ακουστών συχνοτήτων, με πραγματικές προδιαγραφές υψηλής πιστότητας, κατάλληλος για κάθε σχετική εφαρμογή. Το κύκλωμα και η εσωτερική δομή του φαίνονται στο σχήμα: Το κυριότερο χαρακτηριστικό του είναι η πολύ μεγαλύτερη ισχύς εξόδου από ότι συνηθίζεται σε ενισχυτές με παρόμοιες επιδόσεις παραμόρφωσης. Σύμφωνα με τον κατασκευαστή του η βαθμίδα εξόδου αυτού του ολοκληρωμένου με τις 15 ακίδες μπορεί να δώσει μέχρι 100W. Από τις συνοπτικές προδιαγραφές που παρατίθενται παραπάνω, συν το γεγονός ότι το TDA7294 διαθέτει αξιόπιστη προστασία κατά της βραχυκύκλωσης της εξόδου και της υπερθέρμανσης, συμπεραίνουμε ότι πρόκειται για αξιόλογο ολοκληρωμένο. Θα πρέπει να σημειώσουμε πάντως ότι η ισχύς εξόδου των 100 W είναι μάλλον υπερβολική, γιατί αναφέρεται στη μουσική ισχύ εξόδου κατά το πρότυπο IEC, υπό αρμονική παραμόρφωση 10%, που βέβαια δεν αποτελεί τον σωστό τρόπο προσδιορισμού της ισχύος εξόδου για Hi-Fi. Εκτός αυτού, με συμμετρική τροφοδοσία +/- 40V και αντίσταση φορτίου 4Ω, το ολοκληρωμένο μπορεί να υπερθερμανθεί πολύ γρήγορα. Προς τούτο, η τάση τροφοδοσίας έχει συγκρατηθεί στην ασφαλέστερη τιμή των +/- 30V, όπου αποδίδονται αβίαστα 50W στα 8Ω και 80W στα 4Ω. Οι τιμές αυτές δεν είναι ευκαταφρόνητες, συνυπολογίζοντας την λογική τιμή διάθεσης του TDA7294.

65 ΤΕΛΙΚΟΣ ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ ΜΕ ΡΥΘΜΙΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ Στο παραπάνω σχήμα φαίνεται ότι το κύκλωμα του TDA7294 απαιτεί ελάχιστα εξωτερικά στοιχεία. Για να κρατηθεί χαμηλή η συνολική παραμόρφωση, ο ενισχυτής λειτουργεί με μεγάλο ποσοστό αρνητικής ανάδρασης, έχοντας απολαβή τάσης κλειστού βρόχου μόλις 24dB. Το σήμα εισόδου επιβάλλεται στην ακίδα 3 μέσω του C1 και του βαθυπερατού φίλτρου R6- C10 που ελαχιστοποιεί τον κίνδυνο ανάπτυξης TIM (παραμόρφωσης μεταβατικών καταστάσεων). Οι R1 και R3 πρέπει να είναι ίσες, για την ελαχιστοποίηση της εκτροπής τάσης εξόδου, οπότε η αντίσταση εισόδου ισούται πρακτικά προς 10kΩ στο κύκλωμά μας. Η χαμηλή συχνότητα αποκοπής καθορίζεται από τα δικτυώματα R1-C1 και R2-C2 στα 16 Hz περίπου. Η υψηλή συχνότητα αποκοπής είναι περίπου 100 KHz. Ο ενισχυτής μπορεί να φιμωθεί με θετική τάση στην ακίδα 10 και να τεθεί σε αναμονή με θετική τάση στην ακίδα 9. Η φίμωση πρέπει να γίνεται πάντα πριν την μεταγωγή του ενισχυτή σε αναμονή. Συνδέοντας τις ακίδες αυτές (9 και 10) μόνιμα στην τροφοδοσία, μέσω των προστατευτικών αντιστάσεων R5 και R4, ενεργοποιούμε τον ενισχυτή αμέσως μόλις του επιβληθεί τροφοδοσία. Για την αποφυγή κάποιων θορύβων κατά την ενεργοποίηση, οι σταθερές χρόνου R4-C4 και R5-C5 μπορούν να αυξηθούν κρατώντας πάντα μεγαλύτερη τη σταθερά χρόνου R4-C4. Η (αναγκαστική) χρήση μεγάλων πυκνωτών εξομάλυνσης στη γραμμή τροφοδοσίας προκαλεί καθυστέρηση στο σβήσιμο του ενισχυτή. Αν αυτό θεωρείται μειονέκτημα, μπορείτε να προσθέσετε ένα εξωτερικό δικτύωμα ανίχνευσης τάσης τροφοδοσίας. Αυτό θα μπορούσε να είναι δύο ανορθώτριες δίοδοι με δύο μικρούς ηλεκτρολυτικούς που θα ανορθώνουν την τάση του δευτερεύοντος του μετασχηματιστή τροφοδοσίας. Στην πλακέτα έχει γίνει η σχετική πρόβλεψη, σαν πρόσθετες ακίδες συγκόλλησης κοντά στις εισόδους φίμωσης και αναμονής. Η δευτερεύουσα θετική τάση μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον ταχύ έλεγχο των εισόδων αυτών κατά το σβήσιμο του ενισχυτή. Χάρη στα λιγοστά εξαρτήματα, η πλακέτα μπορεί να συμπληρωθεί πολύ γρήγορα. Η μεταλλική επιφάνεια του ολοκληρωμένου επικοινωνεί εσωτερικά με την αρνητική γραμμή τροφοδοσίας, οπότε, για να γλυτώσετε τη χρήση μίκας ανάμεσα στο ψυγείο και το ΙΩΑΝΝΑ ΔΗΜΚΟΥ ~ 65 ~

66 TDA7294, (αλλά η πάστα σιλικόνης χρειάζεται), το ψυγείο τοποθετείται πάνω στην πλακέτα και φέρει βέβαια το αρνητικό δυναμικό. Για την εκλογή του μεγέθους του ψυγείου υποθέσαμε συνεχή ισχύ εξόδου 50W στα 8Ω. Το ίδιο ψυγείο αρκεί για μουσική ισχύ 80W στα 4Ω. Θερμικά προβλήματα είναι μάλλον απίθανο να έχουμε, αφού το ολοκληρωμένο φιμώνεται αυτόματα στους 145 ο C και περνάει σε αναμονή στους 150 ο C. Η σύνδεση του φορτίου στην πλακέτα γίνεται με τρεις βιδωτές επαφές καλωδίων, που εξασφαλίζουν πολύ καλή ηλεκτρική σύνδεση. Για την συμμετρική τροφοδοσία καλύτερα να χρησιμοποιήσετε τοροειδή μετασχηματιστή, γέφυρα 25Α και δύο ηλεκτρολυτικούς των 10000μF στα 50V. Όπως προαναφέραμε, χάρη στις προδιαγραφές του το TDA7294 είναι κατάλληλο για οποιαδήποτε εφαρμογή υψηλής πιστότητας. Ο μικρός του όγκος επιτρέπει τη χρήση του με ένα προενισχυτή ή την ενσωμάτωση του σε ένα ηχείο για δημιουργία ενεργού ηχείου μικρών διαστάσεων. H μετρημένη παραμόρφωση του ενισχυτή, όπως μετρήθηκε με τη χρήση αναλυτή φάσματος, έχοντας παραμέτρους μέτρησης 40 W στα 8Ω και εύρος ζώνης 80kHz, ανηφορίζει στις υψηλές συχνότητες αλλά δεν ξεπερνά το 0.04%. Από τις χαμηλές συχνότητες μέχρι το 1 khz περίπου, η συνολική αρμονική παραμόρφωση (TΗD+N) είναι κάτω από 0.002%, υποδηλώνοντας άριστη συμπεριφορά υπό τις αυστηρότερες απαιτήσεις.

67 ΤΕΛΙΚΟΣ ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ ΜΕ ΡΥΘΜΙΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ Ευαισθησία εισόδου 1.3V (50W,8Ω) Σύνθετη αντίσταση εισόδου 10KΩ Εύρος ζώνης 16Hz-100kHz Ταχύτητα ανόδου της τάσης εξόδου 10V/μS Ταχύτητα ανόδου της τάσης εξόδου 10V/μS Ισχύς εξόδου 50W, 8Ω, 0,1% ΤΗD 82W, 4Ω, 0,1%ΤΗD Λόγος σήματος προς θόρυβο 105dBa, (1W, 8Ω) THD+N με 40W στα 8Ω 0,002% (1κΗz) <0,04% (20Ηz-20kHz) ΙΩΑΝΝΑ ΔΗΜΚΟΥ ~ 67 ~

68 Κατασκευαστικό Μέρος ΕΜΦΑΝΙΣΗ ΜΑΚΕΤΑΣ Αφού φτιάξαμε το σχέδιο στο Fritzing ή σε άλλο κατάλληλο πρόγραμμα, το επόμενο βήμα είναι η αποτύπωση της μακέτας πάνω στην πλακέτα στην πλευρά του χαλκού. Χρησιμοποιήσαμε πλακέτα μιας όψης, οπότε εκτυπώσαμε το σχέδιο-μακέτα κανονικά. Όποια μέθοδο και να χρησιμοποιήσουμε για την αποτύπωση της μακέτας στην πλακέτα από τη στιγμή που τοποθετήσουμε τη μακέτα με το TONER σε επαφή με το χαλκό το σχέδιο θα αποτυπωθεί αντεστραμμένο- οριζόντια πάνω στο χαλκό. Εννοείται πως τα εξαρτήματα θα κολληθούν από την πλευρά που δεν έχει χαλκό. Αν θέλουμε να κολλήσουμε τα εξαρτήματα από την πλευρά του χαλκού, κάτι αναπόφευκτο στην περίπτωση της πλακέτας δύο όψεων, τότε πρέπει να χρησιμοποιήσουμε την επιλογή MIRROR στην εκτύπωση ώστε να τυπωθεί το σχέδιο αντεστραμμένο κατά την οριζόντια διάσταση. Εννοείται ότι στην πλακέτα δύο όψεων, η μια όψη εκτυπώνεται κανονικά και η άλλη, αυτή από την πλευρά της οποίας θα κολληθούν τα εξαρτήματα, οριζόντια - αντεστραμμένη. Έτσι τυπώνουμε το σχέδιο σε έναν Laser εκτυπωτή στην μέγιστη ανάλυση, κόβουμε τη μακέτα στα τμήματα των σχεδίων και τα φυλαγουμε μέχρι την εμφάνιση τους. Δώσαμε προσοχή στην μακέτα ώστε να μην τη λερώσουμε,θα πρέπει να έχουμε καθαρά χέρια και να μην την πιάνουμε από σημεία όπου μπορεί να επηρεαστεί η εμφάνιση του τυπωμένου. Δύο είναι οι μέθοδοι που μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε για την μεταφορά του σχεδίου από τη μακέτα στη πλακέτα. 1η μέθοδος: Με χρήση ηλεκτρικού σίδερου. Για αρχή τυπώνουμε τη μακέτα σε ένα laser εκτυπωτή (προσοχή όχι inkjet) σε μία σελίδα γυαλιστερό φωτογραφικό χαρτί (ΟΧΙ ΣΚΕΤΟ ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΚΟ, ΠΡΕΠΕΙ ΝΑ ΛΕΕΙ GLOSSY), ή από κάποιο περιοδικό αρκεί αυτό να είναι ιλουστρασιόν, γυαλιστερό δηλαδή. Το χαρτί δεν χρειάζεται να είναι λευκό, οποιαδήποτε σελίδα του περιοδικού μας κάνει. Η μακέτα θα πρέπει να εκτυπωθεί ανάποδα από το σχέδιο που θέλουμε να αποτυπώσουμε. Επόμενο βήμα είναι κόψουμε το κατάλληλο μέγεθος πλακέτας χαλκού και να τρίψουμε πάρα πολύ καλά την πλακέτα από την μεριά του χαλκού μ ένα λεπτό γυαλόχαρτο ή/και

69 ΤΕΛΙΚΟΣ ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ ΜΕ ΡΥΘΜΙΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ σφουγγαράκι συρμάτινο κουζίνας για να καθαρίσει και να γυαλίσει. Στη συνέχεια τη καθαρίζουμε και φροντίζουμε να είναι στεγνή. Μετά το καθαρισμό δεν πρέπει να αγγίζουμε την επιφάνεια της πλακέτας με τα δάκτυλά σας γιατί θα αφήσουμε πάνω της λίπος, που θα δημιουργήσει προβλήματα στην αποχάλκωση. Στη συνέχεια θερμαίνουμε για sec την πλακέτα σιδερώνοντάς τη. Αυτό το κάνουμε για να κολλήσει η μακέτα πάνω στην πλακέτα. Δηλαδή όταν τοποθετήσουμε πάνω στη ζεστή πλακέτα τη μακέτα τότε αυτή θα κολλήσει πάνω στο χαλκό. Τοποθετούμε τη μακέτα έτσι ώστε το τόνερ να έρθει σε άμεση επαφή με το ζεστό χαλκό. Έπειτα παίρνουμε το ηλεκτρικό σίδερο που προηγουμένως το έχουμε ανάψει στη μέγιστη θερμοκρασία του, και σιδερώνουμε πιέζοντάς το σταθερά και κυκλικά για περίπου 3-5 λεπτά. Μεταξύ του ηλεκτρικού σίδερου και της μακέτας βάζουμε συνήθως ένα χαρτί. Ο στόχος όλης της διαδικασίας είναι η μεταφορά του τόνερ (γραφίτη) από την τυπωμένη σελίδα glossy (ή του περιοδικού) πάνω στη χάλκινη επιφάνεια της πλακέτας. Αφού τελειώσουμε τη διαδικασία με το σιδέρωμα αφαιρούμε προσεκτικά το χαρτί που έχει κολλήσει επάνω στην πλακέτα μουλιάζοντάς το με νερό, και τρίβοντας το ελαφρά έως ότου μείνει μόνο το τόνερ πάνω στην πλακέτα. Η πλακέτα είναι έτοιμη για την αποχάλκωση. Μετά την αποχάλκωση απαιτείται ο καθαρισμός της πλακέτας από το τόνερ. Αυτό γίνεται με χρήση διαλύτη ασετόν. 2η μέθοδος (την οποία ακολουθήσαμε για την κατασκευή του τελικού ενισχυτή): Με χρήση φωτοευαίσθητης πλακέτας χαλκού και χρήση φωτός UV. Τυπώνουμε το σχέδιο σε διαφάνεια μ έναν laser εκτυπωτή στη μέγιστη ανάλυση (π.χ 1200dpi). Το σχέδιο θα πρέπει να εκτυπωθεί ανάποδα από το σχέδιο που θέλουμε να αποτυπώσουμε. Θα χρειαστούμε εκτός από τη διαφάνεια, ένα κομμάτι λεπτό τζάμι 15Χ15(ή τέτοιο που να καλύπτει το μέγεθος της πλακέτας), πηγή ακτινοβολίας UV, καυστική σόδα ή και tuboflo, νερό και μια λεκάνη. Επόμενο βήμα είναι να κόψουμε το κατάλληλο μέγεθος φωτοευαίσθητης πλακέτας χαλκού. Oι περιοχές της πλακέτας που θα φωτιστούν είναι αυτές που τελικά θα αποχαλκωθούν. ΙΩΑΝΝΑ ΔΗΜΚΟΥ ~ 69 ~

70 φωτοευαίσθητη πλάκα χαλκού καλυμένη με χοντρό σκούρο ζιλοτέιπ. Η πηγή ακτινοβολίας UV μπορεί να είναι λάμπα (UV) υπεριώδης ακτινοβολίας ή εναλλακτικά μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε μια συστοιχία (πχ 6 x 10 ) LED UV. Πιθανά να χρειάζεται και μία προθέρμανση περίπου 5 λεπτών της πηγής UV ώστε να έχετε την καλύτερη δυνατή απόδοση. Επίσης δεν πρέπει να κοιτάζουμε ποτέ απευθείας την πηγή UV καθώς υπάρχει κίνδυνος για βλάβη της όρασης μας από αυτήν.

71 ΤΕΛΙΚΟΣ ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ ΜΕ ΡΥΘΜΙΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ Η όλη παραπάνω διαδικασία θα πρέπει να γίνει σε χώρο με όσο το δυνατό χαμηλότερο φωτισμό και σε γρήγορο χρονικό διάστημα, διότι οι φωτοευαίσθητες πλακέτες από την ώρα που θα αφαιρέσουμε την προστατευτική τους επικάλυψη είναι πλέον εκτεθειμένες σε οποιαδήποτε πηγή φωτός (το ηλιακό φως περιέχει και UV ακτινοβολία) και μπορούν να δημιουργηθούν προβλήματα στην πλακέτα από την έκθεση της στο φως. Κατ αρχήν τοποθετούμε τη φωτοευαίσθητη πλακέτα με το χαλκό προς τα πάνω, μετά τοποθετούμε τη διαφάνεια με την τυπωμένη πλευρά να εφάπτεται με τον χαλκό και τέλος τη γυάλινη επιφάνεια πάνω από την διαφάνεια για να την πιέζει πάνω στον χαλκό. Επόμενο βήμα, τοποθετούμε την πηγή UV χωρίς να έρθουμε σε επαφή και χωρίς να κοιτάζουμε την πηγή UV. Η πηγή UV τοποθετείται σε ύψος περίπου 20cm από την πάνω γυάλινη επιφάνεια. Ακτινοβολείται η πλακέτα για 5-6 περίπου λεπτά. Ο χρόνος είναι ενδεικτικός και εξαρτάται από την ένταση της ακτινοβολίας και τη φωτοευαίσθητη πλακέτα χαλκού που χρησιμοποιείτε (ποια εταιρεία την έχει κατασκευάσει αλλά και την παλαιότητα της). Άρα ίσως χρειαστεί να κάνετε 1 ή 2 προσπάθειες αυξομειώνοντας το χρόνο μέχρι να επιτύχετε το σωστό αποτέλεσμα. Αυτό είναι το πιο δύσκολο σημείο γιατί το αποτέλεσμα της εκφώτισης της πλακέτας είναι αόρατο για τα μάτια μας. Αν η εκτύπωση της μακέτας δεν είναι τέτοια ώστε να επιτυγχάνεται τέλεια συσκότιση του χαλκού στα σημεία που τελικά θέλουμε να παραμείνει χαλκός μετά και την αποχάλκωση, τότε ένα μικρό μέρος της ακτινοβολίας UV θα περάσει και στα σημεία αυτά οπότε αν την εκφωτίσετε παραπάνω χρόνο, τότε είναι πιθανό να χαθεί χαλκός και από σημεία που θα έπρεπε να μείνει κατά το τελικό στάδιο αποχάλκωσης. Στη συνέχεια ακολουθεί η εμφάνιση της πλακέτας. Θα χρησιμοποιήσετε υδατικό διάλυμα καυστικής σόδας. Διαλύετε 5-7 g καυστικής σόδας (ή και tuboflo) σε ml H2O θερμοκρασίας βρασμού μέσα σε πλαστική λεκάνη. Βάζετε την πλακέτα μέσα στο διάλυμα μόλις τελειώσει ο εκφωτισμός για λίγα λεπτά (3-6min). Αναδεύετε συνεχώς μέχρι να έχουμε το αποτέλασμα παρακάτω: ΙΩΑΝΝΑ ΔΗΜΚΟΥ ~ 71 ~

72 Δηλαδή μέχρι να αποκαλυφθεί το σχέδιο πάνω στην πλακέτα και να αρχίζει η χημική αντίδραση όπου θα παρατηρήσουμε σιγά σιγά να εμφανίζεται το κύκλωμα και ένα στρώμα με αποχρώσεις ροζ-κοκκινωπό-μαύρο να σηκώνεται από την πλακέτα. Παρακολουθούμε την πλακέτα μέσα στο διάλυμα του εμφανιστή και μόλις αποκαλυφθεί όλο το σχέδιο την αφήνουμε 0,5 min ακόμα και κατόπιν την απομακρύνουμε από τον εμφανιστή. Ο χρόνος εμφάνισης εξαρτάται βασικά από την πυκνότητα του διαλύματος. Αν δούμε ότι καθυστερεί η εμφάνιση του σχεδίου, προσθέτουμε λίγη καυστική σόδα στο διάλυμα με προσοχή ώστε για να μην έλθει σε επαφή η πλακέτα με την καυστική σόδα. Αν την αφήσουμε παραπάνω από ότι πρέπει θα προκληθεί φάγωμα της φωτοευαίσθητης ουσίας και σε σημεία που είχαν καλυφτεί με το μαύρο της μακέτας και δεν είχαν φωτιστεί. Αυτό σημαίνει ότι κατά το επόμενο στάδιο, το στάδιο της αποχάλκωσης, υπάρχει κίνδυνος να φύγει ο χαλκός και από αυτά τα σημεία άρα θα χάσουμε λεπτούς δρόμους από την πίστα. Μόλις τελειώσει η εμφάνιση ξεπλένουμε καλά με νερό την πλακέτα. Εννοείται πως δεν έρχονται σε επαφή το διάλυμα με τα χέρια σας. Χρησιμοποιούμε γάντια ή μια λαβίδα για να βγάλουμε την πλακέτα από τη λεκάνη. Μετά την αποχάλκωση απαιτείται ο καθαρισμός της πλακέτας από το φιλμ που προστατεύει το χαλκό. Ο καθαρισμός μπορεί να γίνει με οινόπνευμα ή κάποιο άλλο διαλυτικό όπως ασετόν. ΕΜΦΑΝΙΣΗ ΠΛΑΚΕΤΑΣ ΔΙΠΛΗΣ ΟΨΗΣ Για την εκφώτιση πλακέτας διπλής όψεως χρειαζόμαστε τις 2 διαφάνειες, μία με το σχέδιο της επάνω και μία με το σχέδιο της κάτω πλευράς της πλακέτας. Αφού τις ευθυγραμμίζουμε, κολλάμε με σελοτέιπ τις 3 πλευρές τους και δημιουργούμε κάτι σαν φάκελο. Μέσα βάζουμε την πλακέτα διπλής όψεως και στη συνέχεια τοποθετούμε το φάκελο αυτό σταθερά ανάμεσα σε 2 τζάμια, έτσι ώστε η πλακέτα να μην μπορεί να μετακινηθεί σε σχέση με τις διαφάνειες. Τα τζάμια θα πρέπει να είναι καλά στερεωμένα. Αυτό μπορεί να γίνει πιάνοντας τα τζάμια με κλικ. Αφού εκφωτίσουμε τη μια πλευρά, αναποδογυρίζουμε όλο το σύστημα με τα 2 τζάμια και εκφωτίζουμε και τη δεύτερη πλευρά.

73 ΤΕΛΙΚΟΣ ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ ΜΕ ΡΥΘΜΙΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ ΑΠΟΧΑΛΚΩΣΗ ΠΛΑΚΕΤΑΣ Επόμενο και τελευταίο στάδιο. Και σ αυτό το στάδιο υπάρχουν 2 τεχνικές. Η πρώτη είναι με χρήση ακουαφόρτε (ονομασία εμπορικού προϊόντος με κύριο συστατικό το υδροχλωρικό οξύ) & περιντρόλ (Η2Ο2). Η δεύτερη την οποία ακολουθήσαμε χρησιμοποιεί διάλυμα FeCl3 (τριχλωριούχος σίδηρος). 1η μέθοδος: Με χρήση χρήση ακουαφόρτε & περιντρόλ. Σε μια πλαστική ή γυάλινη λεκάνη ρίχνουμε τόσο ακουαφόρτε(υδροχλωρικό οξύ), ώστε ίσα - ίσα να σκεπάζει την πλακέτα - δεν χρειάζεται περισσότερο. Στην συνέχεια ρίχνετε λίγο - λίγο περιντρόλ, κουνώντας συγχρόνως τη λεκάνη πέρα δώθε και παρακολουθούμε την επιφάνεια του χαλκού της πλακέτας (εννοείτε ότι την πλακέτα την έχουμε τοποθετήσει με το τυπωμένο προς τα πάνω ώστε να το βλέπουμε). Η επιφάνεια του χαλκού που δεν είναι καλυμμένη με φωτοευαίσθητη ουσία ή τόνερ ή μαρκαδόρο κ.λ.π. θα αρχίσει να αλλάζει χρώμα. Αν χρειαστεί ρίχνουμε λίγο ακόμη περιντρόλ προσέχοντας να μη πέσει πάνω στη πλακέτα και αναδεύουμε τη λεκάνη, ώστε να ανακατεύεται το περιντρόλ και το υδροχλωρικό οξύ. Αν το διάλυμα αρχίσει να αφρίζει, τότε έχετε ρίξει πολύ περιντρόλ. Προσθέτουμε λίγο νερό για να αραιώσουμε το διάλυμα. Αν ξεπεράσουμε κάθε όριο και ρίξουμε πάρα πολύ περιντρόλ τότε σε χρόνο λιγότερο από 1 min θα φαγωθεί όλος ο χαλκός. Και εκεί που πρέπει και εκεί που δε πρέπει. Άρα είναι προτιμότερο να ρίξουμε λιγότερο περιντρόλ και αν δούμε ότι καθυστερεί να προσθέσουμε λίγο ακόμα. Το διάλυμα μετά από λίγο αρχίζει να πρασινίζει. Συνεχίζουμε να κουνάμε την λεκάνη ώστε το διάλυμα να "ξεπλένει" κατά κάποιο τρόπο την επιφάνεια του τυπωμένου. Σε περίπου 2 λεπτά η πλακέτα πρέπει να είναι είναι έτοιμη. Ελέγχουμε αν έχει φύγει όλος ο περισσευούμενος χαλκός κοιτώντας την σε δυνατό φως και μεγεθυντικό φακό. Αν υπάρχουν σκοτεινά σημεία, συνήθως ανάμεσα σε πολύ κοντινές πίστες, ξαναβάζουμε την πλακέτα στο διάλυμα και περιμένουμε λίγο ακόμη. Μετά καλό ξέπλυμα με καθαρό και μπόλικο νερό, σκούπισμα με χαρτί κουζίνας και είμαστε έτοιμοι για τρύπημα και κόλλημα. Χρειάζεται αρκετή προσοχή όταν δουλεύουμε με καυστικά. Η όλη διαδικασία της αποχάλκωσης θα πρέπει να γίνει σε καλά αεριζόμενο χώρο ή σε ανοιχτό χώρο(μπαλκόνι, αυλή, ταράτσα) με την χρήση γαντιών και με την μέγιστη προσοχή αφού έχουμε να κάνουμε με επικίνδυνα χημικά προϊόντα. 1 μέρος περιντρόλ με 7 ή 10 μέρη ακουαφόρτε κλπ. Οι αναλογίες εξαρτώνται από την περιεκτικότητα του σε Η2Ο2 και τη περιεκτικότητα του ακουαφόρτε σε HCl. 2η μέθοδος(που χρησιμοποιήσαμε σε αυτήν την εργασία): Με χρήση τριχλωριούχου σιδήρου. Ρίχνουμε τριχλωριούχο σίδηρο (διάλυμα το οποίο παίρνουμε από τα καταστήματα ηλεκτρονικών) σε μια πλαστική λεκάνη τόσο ώστε να καλύπτεται η πλακέτα όταν τη βουτήξουμε μέσα. Σιγά - σιγά, θα αρχίσει να ξεχωρίζει το σχέδιο και ανάμεσα, ο χαλκός που διαβρώνεται. Ο χρόνος της διαδικασίας αυτής, εξαρτάται από το πάχος του χαλκού της πλακέτας, και τη θερμοκρασία του διαλύματος αλλά και την αναλογία του διαλύματος του αποχαλκωτικού διαλύματος μας και συνήθως διαρκεί περίπου λεπτά. Η ΙΩΑΝΝΑ ΔΗΜΚΟΥ ~ 73 ~

74 αποχάλκωση μπορεί να επιταχυνθεί είτε αναδεύοντας το διάλυμα, είτε κρατώντας ζεστό το διάλυμα. Όταν έχει αφαιρεθεί όλος ο χαλκός, το σχέδιο της πλακέτας θα φαίνεται πλέον καθαρά, χωρίς θολά σημεία ή υπολείμματα ανάμεσα στις γραμμές του σχεδίου. Κατόπιν, ξεπλένουμε την πλακέτα με νερό αλλά όχι σε μεταλλικό νεροχύτη. Έπειτα καθαρίζουμε την πλακέτα με ασετόν έτσι ώστε να αφαιρεθεί το φωτοευαίσθητο υλικό ή το τόνερ ή ο μαρκαδόρος που καλύπτει τις νησίδες του χαλκού. Όποια τεχνική και αν ακολουθήσουμε η πλακέτα είναι έτοιμη για να ακολουθήσει τρύπημα, ορθή τοποθέτηση και κόλληση των εξαρτημάτων. Επίσης δεν παίζει ρόλο αν η πλακέτα είναι μιας όψης ή δύο όψεων.

75 ΤΕΛΙΚΟΣ ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ ΜΕ ΡΥΘΜΙΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ ΤΡΥΠΗΜΑ ΚΑΙ ΤΟΠΟΘΕΤΗΣΗ ΥΛΙΚΩΝ ΣΤΗΝ ΠΛΑΚΕΤΑ ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΥΛΙΚΩΝ Αντιστάσεις R1, R3, R4 = 10 ΚΩ R2 = 680 Ω R5 = 22 kω R6 = 150 Ω Πυκνωτές C1 = 1,5 μf, 63 V* C2, C3 = 22 μf, 63 V, όρθιος C4, C8 = 100 nf C7, C9 = 1000 μf, 40 V, όρθιος C10 = 2,7 nf*, ακίδες στα 5mm *επιμεταλλωμένου πολυεστέρα. Ολοκληρωμένα IC1 = TDA7294 V Διάφορα 1 Ψυγείο ΙΩΑΝΝΑ ΔΗΜΚΟΥ ~ 75 ~

76

77 ΤΕΛΙΚΟΣ ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ ΜΕ ΡΥΘΜΙΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ Αφού συνδέσαμε κατάλληλα και προσεκτικά το κυκλωμα μας με την γεννήτρια στην είσοδο, το τροφοδοτικό στα +/-30V και το ηχείο στην έξοδο όπως φαίνεται στην εικόνα παρακάτω ακούσαμε έναν εκκωφαντικό ήχο να βγαίνει από το ηχείο άρα ο ενισχυτής μας δουλέυει και δουλεύει σωστά. Στη συνέχεια βγάλαμε τους ακροδέκτες από το ηχείο και τους συνδέσαμε σε έναν παλμογράφο για μια πιο εποπτική μελέτη του κυκλωματός μας. Συγκεκριμένα είδαμε: 1) Για ποιο σήμα εισόδου έχουμε καλό σήμα εξόδου. 2) Πως διαμορφώνεται το διάγραμμα BODE 3) Ποια είναι η παραμόρφωση πλάτους ΙΩΑΝΝΑ ΔΗΜΚΟΥ ~ 77 ~

78 4) Αν έχουμε παραμόρφωση φάσης (παρουσία αρμονικής) 1) Βάζουμε σήμα στην γεννήτρια συχνότητας 1ΚHz (μέση συχνότητα ακουστκού τόνου) και αλλάζοντας το πλάτος εισόδου παρατηρούμε ότι μέχρι τα 4V p-p το σύστημα μας δουλεύει άριστα με σήμα εξόδου 6V p-p. Eνώ στα 5 V p-p εισόδου και πέρα παρατηρούμε ψαλιδισμό στην τάση εξόδου: 2) Φτιάχνουμε τον παρακάτω πίνακα για τις διάφορες τιμές που πηραμε: V in f V out *P=10log (db) 4Vpp 100 Hz 6V pp 3,52 300Hz 500Hz 10kHz 30kHz 50kHz 70kHz *Ρ=V I P=I R I P=V 2 /R Έπειτα κάνουμε διάγραμμα BODE:

79 ΤΕΛΙΚΟΣ ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ ΜΕ ΡΥΘΜΙΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ Αναμενόμενη παράσταση:με τρανζίστορ ΙΩΑΝΝΑ ΔΗΜΚΟΥ ~ 79 ~

80 3) παραμόρφωση πλάτους έχουμε: Στα 5Vpp εισόδου όπου παρατηρείται ψαλιδισμός. 4) παραμόρφωση φάσης(αρμονικής): Δεν παρατηρήσαμε καμία παραμόρφωση φάσης στο διάστημα που μετρήσαμε από τα 100Ηz- 80kHz και μέχρι τα 5Vpp. Συμπέρασματα: Σύμφωνα με τις προδιαγραφές του τελικού ενισχυτή 50W με ένα μόνο IC έχουμε: Πρακτικά έναν πολύ καλό ενισχυτή ισχύος που δουλεύει άριστα μέχρι τα 4Vpp εισόδου χωρίς παραμορφώσεις πλάτους, φάσης, συχνότητας και λειτουργεί στο εύρος ζώνης συχνοτήτων από 10Ηz μέχρ 80κHz δηαλαδή στο εύρος ακουστικών συχνοτήτων.

81 ΤΕΛΙΚΟΣ ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ ΜΕ ΡΥΘΜΙΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ 7.Πρόγραμμα Arduino Το Arduino είναι μια ηλεκτρονική πλατφόρμα ανοικτού κώδικα και σχεδιασμού, που βασίζεται σε ευέλικτο και εύκολο στη χρήση υλικό και λογισμικό. Προορίζεται για καλλιτέχνες, σχεδιαστές, υλοποίηση χόμπι και δραστηριοτήτων, και γενικότερα για οποιονδήποτε ενδιαφέρεται να δημιουργήσει αλληλεπιδραστικά αντικείμενα ή περιβάλλοντα. Για να μιλήσουμε λίγο πιο τεχνικά, υπάρχει ένα κύκλωμα που χρησιμοποιεί μικροελεγκτή, το οποίο μας δίνει ένα αριθμό πυλών οι οποίες μπορεί να λειτουργήσουν είτε ως είσοδοι είτε ως έξοδοι στα κυκλώματά μας. Αυτές τις εισόδους ή εξόδους μπορούμε να τις διαχειριστούμε γράφοντας κώδικα στο περιβάλλον προγραμματισμού Arduino IDE που έχει βασιστεί στη γλώσσα C/C++. Στην επίσημη σελίδα του Arduino ( μπορούμε να βρούμε πολλές πληροφορίες για αυτό, και να κατεβάσουμε το περιβάλλον προγραμματισμού από την αντίστοιχη σελίδα ( Εκτός από τη βασική έκδοση του περιβάλλοντος Arduino IDE, υπάρχει και μια παραλλαγμένη έκδοση του Scratch*, η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να γράψουμε προγράμματα για το Arduino, η S4A - Scratch For Arduino*, η οποία επίσης είναι ανοικτού κώδικα και δωρεάν. Το πλεονέκτημα της έκδοσης αυτής είναι ο οπτικός προγραμματισμός (blocks όπως στο Scratch) σε σχέση με το γράψιμο εντολών στο κλασσικό περιβάλλον. Παρόμοιας λογικής είναι και το ArduBlock*, το οποίο επίσης χρησιμοποιεί οπτικό προγραμματισμό μέσω έτοιμων blocks για τον προγραμματισμό του. Ακόμα, υπάρχουν οπτικές εκδόσεις στο διαδίκτυο (web περιβάλλοντα), όπως το BlocklyDuino* ή το ArduinoMio*. Θα δούμε αναλυτικά τη λειτουργία του μικροελεγκτή και τον βασικό προγραμματισμό του, μέσα από την κλασσική πλατφόρμα του Arduino IDE, ώστε να εισαχθεί ο αναγνώστης στο βασικό περιβάλλον και αφού αποκτήσει μια πρώτη ευχέρεια και κατανόηση των βασικών αρχών στον προγραμματισμό, να δοκιμάσει μόνος ή με βοήθεια και τις υπόλοιπες προσφερόμενες λύσεις. Το κύκλωμα των μονάδων του Arduino είναι ανοικτό, δηλαδή ο σχεδιασμός και τα μέρη του είναι γνωστά και δίνονται από τους κατασκευαστές του, με αποτέλεσμα όποιος θελήσει να μπορεί να το υλοποιήσει. Έτσι, υπάρχει υλικό με την ονομασία Arduino που ΙΩΑΝΝΑ ΔΗΜΚΟΥ ~ 81 ~

82 προέρχεται από τους δημιουργούς και επίσημους κατασκευαστές του στην Ιταλία, ενώ μπορείτε να βρείτε πάρα πολλές ακόμα υλοποιήσεις μονάδων του, απόλυτα συμβατές με τα προγράμματα και κυκλώματα που ενδεχομένως ήδη υπάρχουν και δουλεύουν με τις επίσημες μονάδες Arduino. Η μοναδική δέσμευση που ζήτησαν οι δημιουργοί του Arduino, είναι να αναφέρονται με άλλη ονομασία οι κατασκευές τρίτων, κρατώντας την ονομασία Arduino για αυτούς. Η κοινότητα το σεβάστηκε κι έτσι θα βρείτε να κυκλοφορούν πολλές άλλες εκδόσεις οι οποίες συνήθως έχουν ονόματα που καταλήγουν σε -ino, όπως μια από τις κινέζικες εκδοχές του το Funduino. Οι επίσημοι δημιουργοί πουλάνε υλικό μέσω της ιστοσελίδας τους ( ενώ υπάρχουν και επίσημοι συνεργάτες για την Ελλάδα ( που θα χρειαστούμε για αρχή είναι: μια μονάδα, όπως είναι το Arduino Uno R3 το οποίο χρησιμοποιούμε και στα παραδείγματα εδώ, το οποίο με 14 ψηφιακές εισόδους/εξόδους και 6 αναλογικές εισόδους (Pins) είναι υπεραρκετό για τις πρώτες σας εφαρμογές (και το αντίστοιχο usb καλώδιο για να συνδεθεί στον υπολογιστή σας), καλώδια για να συνδέετε τα pins με ότι διαχειρίζεστε, μια βάση όπου μπορείτε να συνδέετε και να βραχυκυκλώνετε αυτά που χρησιμοποιείτε (breadboard) και τέλος μερικά leds, αντιστάσεις, πυκνωτές, ποτενσιόμετρα, αισθητήρες κτλ για τις πρώτες σας υλοποιήσεις. Γενικά, προτείνουμε να βρείτε ένα κιτ αρχαρίων (starter kit) που περιλαμβάνει συνήθως μονάδα, usb καλώδιο, breadboard, καλώδια με σκληρό βύσμα στην άκρη (θηλυκά και αρσενικά), καθώς και αρκετά leds, αντιστάσεις, πυκνωτές, ποτενσιόμετρο, φωτοευαίσθητες αντιστάσεις, κουμπιά κτλ, όπως π.χ. το Arduino Starter Kit ( θεμιτό γενικά να υποστηρίζονται οι κατασκευαστές και δημιουργοί του Arduino, στο σημείο αυτό όμως θα πρέπει να παρατηρήσουμε ότι αντίστοιχες υλοποιήσεις, υλικά και κιτ του Arduino, ειδικά αυτά που προέρχονται από την Κίνα αγοράζονται με πολύ μικρότερο κόστος, συμπεριλαμβανομένων και των μεταφορικών τους, που μπορεί να φτάσει και στο 1/3 της αντίστοιχης αξίας. Εγκατάσταση περιβάλλοντος Arduino IDE Για να προγραμματίσετε τη μονάδα σας θα χρειαστείτε το περιβάλλον προγραμματισμού Arduino IDE (εικόνα 1). Στο περιβάλλον αυτό γράφετε κώδικα (βασίζεται στη γλώσσα C/C++) τον οποίο μετά μεταγλωττίζετε και μεταφορτώνετε στη μονάδα σας. Το Arduino IDE υπάρχει σε εκδόσεις για Windows, Mac και Linux και μπορείτε να το κατεβάσετε εντελώς δωρεάν από την επίσημη ιστοσελίδα (

83 ΤΕΛΙΚΟΣ ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ ΜΕ ΡΥΘΜΙΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ Περιβάλλον προγραμματισμού Arduino IDE Το περιβάλλον αυτό έχει εξελληνισμένο μενού, καθώς και αρκετά έτοιμα παραδείγματα χρήσης βασικών λειτουργιών (Αρχείο => Παραδείγματα). ΙΩΑΝΝΑ ΔΗΜΚΟΥ ~ 83 ~

84 Ρεύμα λειτουργίας Το Arduino μπορεί να δουλέψει με ρεύμα από τη USB θύρα του υπολογιστή σας ή με αυτόνομη παροχή ρεύματος από μπαταρία. Η μονάδα παρέχει σταθερά τάση 5V στις εξόδους της.για παροχή ρεύματος στη μονάδα από εξωτερική πηγή δέχεται τροφοδοσία από εξωτερικό βύσμα - συνιστώμενη παρεχόμενη τάση λειτουργίας είναι στα 7V έως 12V, ώστε να μπορεί να λειτουργήσει και να δώσει σταθερά τα 5V στην έξοδο (βλ. Μπορείτε να συνδέσετε την παροχή ρεύματος απευθείας στα pins που προορίζονται για αυτό το σκοπό: (+) στο Pin VCC IN και (-) στο Gnd δίπλα του. Στην περίπτωση που είναι συνδεδεμένη η μονάδα σας μόνιμα με θύρα USB τότε δουλεύει χωρίς πρόβλημα με τα 5V που παρέχει η USB θύρα. Θύρες εισόδου/εξόδου (Pins) Το Arduino Uno R3 έχει 14 ψηφιακές θύρες εισόδου ή εξόδου (digital input/outpit pins) και έξι αναλογικές εισόδους (analog input pins). Οι 14 ψηφιακές θύρες ονομάζονται με νούμερα από το 0 έως το 13, ενώ οι έξι αναλογικές με το γράμμα Α ακολουθούμενο από ένα νούμερο από 0 μέχρι το 5 (π.χ. Α3). Στην έξοδο τα pins μπορούν να δώσουν 0 έως και 5V τάση. Από τις 14 ψηφιακές θύρες οι έξι, και ειδικότερα οι 3, 5, 6, 9, 10, 11, είναι και PWM θύρες (Pulse Width Modulation), δηλαδή μπορούν να προσομοιώσουν αναλογικές εξόδους. Έτσι, συνοπτικά για την είσοδο και έξοδο έχουμε: Για ψηφιακή είσοδο, χρησιμοποιούμε τις 14 ψηφιακές Όταν δουλεύουν ψηφιακά, η είσοδος μπορεί να είναι ή 0 ή 5V, με τον χαρακτηρισμό LOW ή HIGH όπως θα δούμε παρακάτω. Για ψηφιακή έξοδο, χρησιμοποιούμε τις 14 ψηφιακές Όταν δουλεύουν ψηφιακά, η έξοδος μπορεί να είναι 0 ή 5V, με τον χαρακτηρισμό LOW ή HIGH όπως θα δούμε παρακάτω. Για αναλογική είσοδο, δηλαδή να διαβάσουμε τιμές ρεύματος στο διάστημα 0 έως 5V, χρησιμοποιούμε τις έξι αναλογικές θύρες A0..A5. Για αναλογική έξοδο, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τις έξι PWM ψηφιακές θύρες (3, 5, 6, 9, 10, 11), οι οποίες θα μας δώσουν ρεύμα εξόδου όποιας τιμή θέλουμε στο διάστημα από 0 έως 5V. Γράφοντας κώδικα θα πρέπει να αρχικοποιήσουμε τις θύρες που χρησιμοποιούμε με τη συνάρτηση pinmode(), δηλαδή να δίνουμε την πληροφορία για όποιες χρησιμοποιήσουμε αν θα είναι για είσοδο ή για έξοδο. Η συνάρτηση αυτή αναλύεται στην επόμενη ενότητα. Όταν χρησιμοποιείται η σειριακή οθόνη παρακολούθησης της επικοινωνίας με τον υπολογιστή, χρησιμοποιούνται τα pins 0 και 1 για αυτό, οπότε προτείνουμε να μην τα χρησιμοποιείτε στις εφαρμογές σας, εκτός αν αυτό είναι απαραίτητο (π.χ. δεν μας φτάνουν τα υπόλοιπα 12 pins για την εφαρμογή μας). Επίσης, στη θύρα 13 υπάρχει συνήθως συνδεδεμένο ήδη ένα Led πάνω στην πλακέτα Arduino Uno, κι έτσι μπορούμε να το χρησιμοποιούμε για σχετικές λειτουργίες.

85 Προγραμματισμός - Βασικές λειτουργίες Μετά την εγκατάσταση του Arduino IDE μπορούμε να γράψουμε τα πρώτα μας τμήματα κώδικα. Η λογική του Arduino είναι πολύ απλή - στην ουσία υπάρχουν δύο βασικές συναρτήσεις, η setup() και η loop() οι οποίες δουλεύουν ως εξής: setup() - εδώ βάζουμε όλες τις εντολές που πρέπει να τρέξουν μία φορά, όταν ενεργοποιείται η μονάδα μας (όταν δηλαδή δίνουμε ρεύμα ή όταν πατηθεί το πλήκτρο reset που υπάρχει). Συνήθως μπαίνουν αρχικοποιήσεις τιμών μεταβλητών και οπωσδήποτε ο χαρακτηρισμός των εισόδων/εξόδων που θα χρησιμοποιήσουμε (αν δηλαδή ένα συγκεκριμένο Pin θα είναι είσοδος ή εξοδος). loop() - εδώ γράφουμε το πρόγραμμά μας. Οι εντολές που υπάρχουν θα τρέξουν κι όταν φτάσει στο τέλος θα ενεργοποιηθεί ξανά η loop(), συνεχίζοντας από την αρχή της, και ξανά. Αυτό θα συμβαίνει συνεχώς, όσο έχει ρεύμα το Arduino ή μέχρι να πατηθεί το πλήκτρο reset. Έτσι, η βασική λειτουργία του Arduino είναι ότι τρέχει η συνάρτηση setup() μία φορά στην αρχή και ακολούθως η loop() ξανά και ξανά μέχρι να το κλείσουμε (να μην τροφοδοτείται με ρεύμα) ή να πατήσουμε το πλήκτρο reset. Στην περίπτωση του Reset ξανατρέχει η συνάρτηση setup() μία φορά και ακολούθως η loop() ξανά και ξανά, όπως δηλαδή ακριβώς και όταν αρχικά ενεργοποιείται με ρεύμα ο μικροελεγκτής. Στην περίπτωση που έχουμε κάνει αλλαγές στο πρόγραμμά μας και το φορτώσουμε στον μικροελεγκτή (θα δούμε παρακάτω τη διαδικασία αυτή) αρκεί να πατήσουμε το πλήκτρο Reset ώστε να φορτώσει το πρόγραμμά μας από την αρχή με τον τρόπο που περιγράφηκε. Δηλώσεις μεταβλητών Όπως σε όλες τις γλώσσες προγραμματισμού, μπορώ να δηλώσω ονόματα μεταβλητών. Οι τύποι μεταβλητών που υποστηρίζονται στο Arduino είναι αρκετοί. Για έναν αρχάριο χρήστη οι παρακάτω τύποι θα είναι αρκετοί: boolean, με τιμές το 0 και 1 (ή True False) byte, με τιμές από 0 έως και 255 int, ακέραιος με δυνατές τιμές από έως και long, ακέραιος με δυνατές τιμές από έως και float, δεκαδικοί αριθμοί char, ένας χαρακτήρας (μέγεθος ένα Byte) string, πίνακας χαρακτήρων Σχόλια Όπως σε όλες τις γλώσσες προγραμματισμού, μπορώ να έχω σχόλια για την ευκολότερη κατανόηση και συντήρηση του κώδικα που γράφω. Μπορώ να χρησιμοποιήσω τις δύο κάθετες // για σχόλιο σε μία γραμμή (ότι ακολουθεί τις // αγνοείται), ή τα /* */ που περικλείουν τα σχόλια που γράφονται σε περισσότερες γραμμές (ότι υπάρχει ανάμεσα στο /* και στο */ αγνοείται). Συναρτήσεις διαχείρισης θυρών εισόδου εξόδου (Pins)

86 Όπως αναφέρθηκε, η κύρια λειτουργία του μικροελεγκτή βασίζεται στο να ελέγχει τις θύρες που διαθέτει και είτε να δίνει ρεύμα είτε να παίρνει ρεύμα από αυτές. Στην αρχικοποίηση κάθε προγράμματος (μέσα στη συνάρτηση setup) θα χρειαστεί να χαρακτηρίσουμε τα Pins που χρησιμοποιούμε ως είσοδο ή ως έξοδο. Η συνάρτηση pinmode(pin, Mode) χρησιμοποιείται με το όνομά της και ορίσματα α) τον αριθμό Pin και β) την κατάσταση λειτουργίας που χαρακτηρίζεται με τη λέξη INPUT (είσοδος) ή OUTPUT(έξοδος). Όπως έχουμε αναφέρει έχουμε 14 ψηφιακά Pins, 6 εκ των οποίων είναι PWM, με ονόματα και έξι αναλογικά με ονόματα Α0..Α5. Συναρτήσεις εισόδου - εξόδου ρεύματος Για να μπορέσουμε να δώσουμε ρεύμα προς τα έξω μέσω μιας θύρας (pin) θα πρέπει πρώτα να έχει αυτή οριστεί ως εξόδου, όπως είδαμε στην προηγούμενη παράγραφο. Ακολούθως, με χρήση της κατάλληλης εντολής μπορούμε να δώσουμε κάθε φορά την επιθυμητή τάση προς τα έξω. Αντίστοιχα, για να διαβάσουμε από μια είσοδο, θα πρέπει αρχικά να την ορίσουμε ως είσοδο και με χρήση της κατάλληλης κάθε φοράς συνάρτησης να διαβάζουμε την αντίστοιχη τιμή. Ψηφιακή έξοδος Και τα 14 pins του Arduino μπορούν δουλεύουν ως ψηφιακές έξοδοι, δηλαδή δίνουν έξοδο 0 ή 5V. Αυτό γίνεται με χρήση της συνάρτησης digitalwrite(pin, Value), όπου το όρισμα Pin αναφέρεται στο νούμερο της θύρας για την οποία θα δώσουμε τάση εξόδου, ενώ η τάση εξόδου μπορεί να είναι 0 V ή 5 V, οι οποίες αναπαρίστανται με προκαθορισμένες τιμές στην παράμετρο value LOW : θα δώσει 0 V στην έξοδο (pin) HIGH : θα δώσει 5 V στην έξοδο (pin) Για παράδειγμα: digitalwrite(ledpin, HIGH); Η αντίστοιχη θύρα θα πρέπει να έχει οριστεί ως εξόδου στη διαδικασία setup(), με χρήση της συνάρτησης pinmode. pinmode(10, OUTPUT); Ψηφιακή είσοδος Και τα 14 ψηφιακά pins του Arduino μπορούν δουλεύουν ως ψηφιακές είσοδοι, δηλαδή να διαβάσουν ως είσοδο τάση με τιμή είτε 0 είτε 5V. Αυτό γίνεται με χρήση της συνάρτησης digitalread(pin), όπου το όρισμα Pin αναφέρεται στο νούμερο της θύρας για την οποία θα πάρουμε είσοδο, ενώ η συνάρτηση επιστρέφει με το όνομά της την τιμή εισόδου. H τάση εισόδου μπορεί να είναι 0V ή 5V, οι οποίες αναπαρίστανται με προκαθορισμένες τιμές στην τιμή που διαβάζουμε: LOW : όταν λάβει τάση 0 V στην είσοδο (pin) HIGH : όταν λάβει τάση 5 V στην είσοδο (pin) Για παράδειγμα: Val = digitalread(ledpin); Η αντίστοιχη θύρα θα πρέπει να έχει οριστεί ως εισόδου στη διαδικασία setup(), με χρήση της συνάρτησης pinmode.

87 Τελικός Ενισχυτής με Ρύθμιση Θερμοκρασίας pinmode(10, INPUT); Αναλογική έξοδος (PWM pins) Κάποια από τα 14 Pins του Arduino έχουν την ένδειξη PWM, δηλαδή μπορούν να προσομοιώσουν την αναλογική έξοδο μέσω παλμοκωδικής διαμόρφωσης. Έτσι, με τιμές από το 0 μέχρι το 255 προσομοιώνουμε (αναλογικά) το διάστημα από 0 έως 5V. Αυτό γίνεται με χρήση της συνάρτησης analogwrite(pin, Value), όπου το όρισμα Pin αναφέρεται στο νούμερο της θύρας για την οποία θα δώσουμε ρεύμα εξόδου, ενώ η τάση εξόδου κυμαίνεται από 0 V μέχρι και 5 V, οι οποίες τιμές της τάσης αναλογικά αναπαρίστανται με τιμές στη μεταβλητή value. Τιμή 0 δίνει 0V στην έξοδο (pin), τιμή 255 δίνει τάση 5V στην έξοδο (pin), ενώ αναλογικά μπορούμε να δώσουμε ενδιάμεσες τάσεις (π.χ. 122 για τάση 2,5V). Αναλογική είσοδος To Arduino έχει 6 αναλογικές εισόδους, οι οποίες χαρακτηρίζονται με τα σύμβολα A0, A1, A2, A3, A4, A5. Μπορούμε να συνδέσουμε κάποιο αναλογικό εξάρτημα (π.χ. ένα ποτενσιόμετρο) και να το διαβάσουμε ως είσοδο. Αυτό γίνεται με χρήση της συνάρτησης analogread(pin), όπου το όρισμα Pin αναφέρεται στο νούμερο της θύρας για την οποία θα πάρουμε είσοδο, ενώ η συνάρτηση επιστρέφει με το όνομά της την τιμή εισόδου. Η τιμή εισόδου κυμαίνεται από 0 μέχρι και Συνήθως χρησιμοποιούμε μια μεταβλητή για να καταχωρήσουμε την τιμή. Συναρτήσεις χρόνου Στα περισσότερα προγράμματά μας θα χρειαστεί να διαχειριστούμε ή να καταγράψουμε τον χρόνο. Για το σκοπό αυτό υπάρχουν αντίστοιχες συναρτήσεις που μας βοηθούν. Συνάρτηση καθυστέρησης delay() Στο πρόγραμμά μας μπορούμε να ορίσουμε μια καθυστέρηση ώστε να διαρκέσει για το χρόνο που εμείς ορίζουμε ένα γεγονός. Αυτό το επιτυγχάνουμε με χρήση της συνάρτησης delay(time) όπου στη θέση time δίνουμε το χρόνο σε ms (1/1000 sec). Η εντολή delay(time) σημαίνει ότι σταματά στο σημείο αυτό η εκτέλεση του προγράμματός μας για το χρόνο time. delay(1000); //σταματά την εκτέλεση του προγράμματος για 1000 ms = 1 sec delay(500); //σταματά την εκτέλεση στο σημείο αυτό για 500 ms = 0.5 sec Η σειριακή θύρα επικοινωνίας (Serial) To Arduino παρέχει μια σειριακή θύρα επικοινωνίας μεταξύ της πλακέτας και του υπολογιστή ή κάποιας συσκευής που θέλουμε. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιείται η σύνδεση με καλώδιο USB (όταν πρόκειται για τον υπολογιστή) ή τα pins 0 και 1 όταν θέλουμε κάποια πιο εξειδικευμένη σύνδεση (π.χ. με κάποια άλλη συσκευή). Για το λόγο αυτό προτείνεται, αν δεν είναι απαραίτητο στις εφαρμογές μας, να μην χρησιμοποιούνται τα pins αυτά. Για να ενεργοποιήσουμε τη σειριακή θύρα επικοινωνίας αρκεί να δώσουμε στη διαδικασία setup() την εντολή Serial.begin(BaudRate), όπου το BaudRate ΙΩΑΝΝΑ ΔΗΜΚΟΥ ~ 87 ~

88 εκφράζει το ρυθμό με τον οποίο θα μεταδίδονται τα bits (μια τιμή στα 9600 είναι συνήθως αρκετή). Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τη σειριακή θύρα στις εφαρμογές για αμφίδρομη επικοινωνία, δηλαδή να στείλουμε και να λάβουμε δεδομένα. Μία απλή περίπτωση χρήση της επικοινωνίας αυτής είναι για εκσφαλμάτωση (debugging) των προγραμμάτων μας, να μπορούμε δηλαδή να δούμε τί τιμές μας δίνουν μετρητές και τί τιμές έχουν οι μεταβλητές μας μέσω της οθόνης σειριακής επικοινωνίας. Μια εντολή που μας βοηθάει σε αυτό είναι η print(), που εκτυπώνει ένα μήνυμα ή τιμές ή η println() που λειτουργεί ακριβώς το ίδιο αλλά εκτυπώνοντας με αλλαγή γραμμής κάθε φορά. Σειριακή οθόνη Δομή επιλογής Στον προγραμματισμό πολλές φορές θα χρειαστεί να ελέγξουμε κάποια συνθήκη για να αποφασίσουμε αν θα εκτελεστεί ένα τμήμα κώδικα ή αν θα εκτελεστεί κάποιο άλλο αντί για αυτό στη θέση του. Αυτό το επιτυγχάνουμε με τη χρήση της δομής επιλογής, η οποία συντάσσεται if <συνθήκη> { <εντολές 1> } else { <εντολές 2> } όπου, στη <συνθήκη> έχουμε τον έλεγχο που θέλουμε να γίνει, συνήθως χρησιμοποιώντας τους τελεστές σύγκρισης (>, <, =, <>, >=, <=), π.χ. potval > 500. Η συνθήκη μπορεί να είναι και πιο σύνθετη, χρησιμοποιώντας τους λογικούς τελεστές ( για το Η', && για το ΚΑΙ), π.χ. (potval > 500) && (timepass >= 1000). Στα μπλοκ { <εντολές> } εκτελούνται αντίστοιχα οι εντολές που θέλουμε σε κάθε περίπτωση. Αν ισχύει η <συνθήκη> θα εκτελεστούν οι <εντολές 1>, αν δεν ισχύει οι <εντολές 2>. Σε κάθε περίπτωση, το τελευταίο κομμάτι else { <εντολές 2>} δεν είναι απαραίτητο να υπάρχει.τέλος, υπάρχουν πιο σύνθετες μορφές της εντολής επιλογής, οι οποίες ξεφεύγουν από το σκοπό του παρόντος εγχειριδίου μπορείτε να τις συζητήσετε με τον καθηγητή σας όταν αυτές χρειαστούν. Δομή επανάληψης (For) Πολλές φορές θα χρειαστεί να επαναλάβουμε κάποια διαδικασία αρκετές φορές. Στην περίπτωση αυτή έχουμε εντολές οι οποίες επαναλαμβάνουν ένα σύνολο σύνολο εντολών όσες φορές θέλουμε, είτε μετρώντας τις επαναλήψεις είτε ελέγχοντας κάθε φορά μία συνθήκη. Η συχνότερη μορφή που συναντάμε σε μια

89 Τελικός Ενισχυτής με Ρύθμιση Θερμοκρασίας επανάληψη είναι αυτή με τον προκαθορισμένο αριθμό βημάτων. Η σύνταξη της εντολής αυτής είναι η εξής: for (<αρχική τιμή>; <συνθήκη_τερματισμού>;<βήμα>) { <εντολές> } όπου χρησιμοποιείται μια μεταβλητή ελέγχου ως εξής <αρχική τιμή> δίνουμε την αρχική τιμή, π.χ. i = 0 <βήμα> δίνουμε την αλλαγή κάθε επανάληψης, π.χ. i+5 (το i++ που θα δείτε σημαίνει i+1) <συνθήκη_τερματισμού> η συνθήκη για να τελειώσει η επανάληψη, π.χ. i < 10 (όσο ισχύει αυτή θα τρέχει) π.χ. for (i=1;i<10;i=i+1) { brightness = brightness + 5; analogwrite(ledpin, brightness); }; Υπάρχουν εντολές επανάληψης που δεν έχουν προκαθορισμένο αριθμό βημάτων, αλλά συνεχίζουν επ' αόριστο ελέγχοντας μια συνθήκη. Στα φύλλα εργασίας που ακολουθούν δεν θα χρειαστεί να χρησιμοποιήσετε μια τέτοια εντολή, αλλά για λόγους αναφοράς έχουμε τις παρακάτω εντολές: while <συνθήκη> { <εντολές> } //όσο ισχύει η <συνθήκη> τρέχουν οι εντολές repeat {<εντολές>} until <συνθήκη> // οι <εντολές> τρέχουν όσο δεν ισχύει η συνθήκη Για να μεταφορτώσουμε το πρόγραμμά μας στη μονάδα θα πρέπει να τη συνδέσουμε με ένα USB καλώδιο στον υπολογιστή. Ο υπολογιστής μας θα αναγνωρίσει τη μονάδα Arduino μας ως σειριακή θύρα, κάτι που μπορείτε να επιβεβαιώσετε και από τον πίνακα ελέγχου του Η/Υ σας. Από το μενού Εργαλεία του Arduino (εικόνα 5) επιλέγουμε δύο πράγματα: Πλακέτα - διαλέγουμε τον τύπο της μονάδας μας. π.χ. Arduino Uno Σειριακή θύρα - είναι η σειριακή θύρα που έχει αντιστοιχίσει το λειτουργικό σας στην πλακέτα Arduino που συνδέεται μέσω του USB καλωδίου. Αν χρησιμοποιείτε Windows αυτή θα είναι της μορφής COMX (π.χ. COM3, COM11), ενώ στο Linux η θύρα θα εμφανιστεί ως /dev/ttyχχχ. Μεταγλώττιση Ακολούθως, πατάμε το πλήκτρο της μεταγλώττισης (εικόνα 6) το οποίο θα ελέγξει το πρόγραμμά μας για λάθη και θα το προετοιμάσει για τη μεταφόρτωση στην ΙΩΑΝΝΑ ΔΗΜΚΟΥ ~ 89 ~

90 πλακέτα. Αν τυχόν υπάρξουν λάθη, αυτά εμφανίζονται με μορφή μηνυμάτων με κόκκινο χρώμα στο κάτω μέρος της οθόνης. Μεταφόρτωση Τέλος, εφόσον έχουμε επιτυχώς εκτελέσει όλα τα παραπάνω, δηλαδή έχουμε συνδέσει τη μονάδα μας, έχουμε επιλέξει τον τύπο της και τη θύρα που είναι συνδεδεμένη, έχουμε γράψει κάποιο πρόγραμμα και το έχουμε μεταγλωττίσει χωρίς λάθη, μπορούμε πατώντας το πλήκτρο της φόρτωσης (εικόνα 7) να μεταφορτώσουμε το πρόγραμμα πλέον στη μονάδα και αυτό να αρχίσει να τρέχει πλέον σε πραγματικό περιβάλλον. Η διαδικασία της μεταγλώττισης επαναλαμβάνεται αυτόματα στο βήμα αυτό, όπως θα δείτε. Φωτοδίοδοι - Leds Οι φωτοδίοδοι, ή τα leds όπως έχουν κυριαρχήσει, υπάρχουν σε διάφορα χρώματα και τάσεις λειτουργίας (εικ. 8). Ανάλογα με την προβλεπόμενη τάση λειτουργίας του led που έχουμε πρέπει να χρησιμοποιήσουμε μαζί και την κατάλληλη αντίσταση, ώστε να αποφύγουμε κάποια καταστροφή από υπέρταση. Για να βρούμε την αντίσταση που χρειαζόμαστε αρκεί να θυμηθούμε τον τύπο R = (Vπ Vλ) / I όπου R είναι η αντίσταση που χρειαζόμαστε, Vπ η παρεχόμενη τάση από την πήγή μας (5V από το Arduino), Vλ η τάση λειτουργίας του led και I το ρεύμα λειτουργίας του led. Τυπικά, μια αντίσταση γύρω στα 220 Ω καλύπτει τα περισσότερα led που έχουμε χρησιμοποιήσει. Leds σε διάφορα χρώματα Επίσης, τα leds έχουν πολικότητα, δηλαδή δουλεύουν μόνο αν συνδεθούν στην κατάλληλη φορά ρεύματος. Συνήθως το πόδι που πρέπει να συνδεθεί στη θετική κατεύθυνση (+) είναι πιο μακρύ από το αντίστοιχο για την αρνητική φορά (-). Επίσης, το λαμπάκι από την αρνητική μεριά ( ) είναι συνήθως επίπεδο κι όχι στρογγυλό όπως είναι από το άλλο πόδι (+). Mια ανάποδη σύνδεση δεν θα το καταστρέψει, απλά δεν θα ανάψει στην ανάποδη φορά (εκτός από την ιδιαίτερη περίπτωση να έχετε δώσει πολύ μεγάλη τάση).

91 Τελικός Ενισχυτής με Ρύθμιση Θερμοκρασίας ΙΩΑΝΝΑ ΔΗΜΚΟΥ ~ 91 ~

92 9.ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΚΥΚΛΩΜΑΤΟΣ ΓΙΑ ΡΥΘΜΙΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ Κατασκεύασαμε ένα κύκλωμα για την αποφυγή υπερθέρμανσης του TDA7294 ρυθμίζοντας την θερμοκρασία ώστε πάνω από του 28 ο C, ενδεικτική τιμή, να ενεργοποιείται ανεμηστηράκι για να προκαλεί επιπλέον ψύξη όπως και η ψύκτρα που προσθέσαμε στην πλάτη του TDA7294. Σε ένα breadboard: βάζουμε τα υλικά μας κατάλληλα:

93 Τελικός Ενισχυτής με Ρύθμιση Θερμοκρασίας Ακολουθήσαμε το παρακάτω διαγραμμα: Συνδέσαμε σε ένα άλλο breadboard την LCD: Η σύνδεση της LCD έγινε σύμφωνα με το παρακάτω διάγραμμα: ΙΩΑΝΝΑ ΔΗΜΚΟΥ ~ 93 ~

94

95 Τελικός Ενισχυτής με Ρύθμιση Θερμοκρασίας #include<liquidcrystal.h> LiquidCrystal lcd(7,6,5,4,3,2); //initiliaze lcd pins int temppin = A1; // the output pin of LM35 int fan = 11; // the pin where fan is int led = 8; // led pin int temp; int tempmin = 30; // the temperature to start the fan int tempmax = 70; // the maximum temperature when fan is at 100% int fanspeed; int fanlcd; void setup() { pinmode(fan, OUTPUT); pinmode(led, OUTPUT); pinmode(temppin, INPUT); lcd.begin(16,2); } void loop() { int readtemp(); // get the temperature and convert it to celsius temp = analogread(temppin); return temp * ; // (5.0V/1024)*100.0 temp = readtemp(); // get the temperature if(temp < tempmin) // if temp is lower than minimum temp { fanspeed = 0; // fan is not spinning digitalwrite(fan, LOW); } if((temp > tempmin) && (temp < tempmax)) // if temperature is higher than minimum temp { fanspeed = map(temp, tempmin, tempmax, 32, 255); // the actual speed of fan // fanspeed will have a value of 32 at tempmin and 255 at tempmax fanlcd = map(temp, tempmin, tempmax, 0, 100); // speed of fan to display on LCD analogwrite(fan, fanspeed); } ΙΩΑΝΝΑ ΔΗΜΚΟΥ ~ 95 ~

96 if(temp > tempmax)// if temp is higher than tempmax { digitalwrite(led, HIGH); // turn on led } else { // else turn off led digitalwrite(led, LOW); } } lcd.print("temp: "); lcd.print(temp); lcd.print("c "); lcd.setcursor(0,1); lcd.print("fans: "); lcd.print(fanlcd); lcd.print("%"); delay(200); lcd.clear(); // display the temperature // move cursor to next line // display the fan speed Συμπεράσματα: Ο μικροελεκτής προσφέρει μεγάλη ευελιξία και ευκολία στον καταναλωτή με τη βοήθεια των αισθητήρων. Με τη χρήση αυτού πετύχαμε να λειτουργεί το κύκλωμα του τελικού ενισχυτή περισσότερες ώρες αφου γνωρίζουμε ότι όσο πιο πολλή ώρα λειτουργεί ο TDA7294 τόσο αυξάνεται η αντίσταση του σύμφωνα με τον τύπο R τελική =R αρχική [1+αΘ(t)], άρα και η θερμοκρασία του.

97 Τελικός Ενισχυτής με Ρύθμιση Θερμοκρασίας ΑΝΑΦΟΡΕΣ [1] (1996). Τελικός Ενισχυτής 50W με ένα μόνο IC. Περιοδικό ΗΛΕΚΤΟΡ, αριθμ. τεύχους 172, σελ [2]Ali Express: [3] Ενισχυτικές Διατάξεις: s.pdf [4] Προενίσχυση & Ενισχυτές Κιθάρας: 79 [5] ακουστικές μελέτες: [6]demo.openeclass.org/ΕΝΙΣΧΥΤΕΣ%20ΣΤΙΣ%20ΥΨΗΛΕΣ%20ΣΥΧΝΟΤΗΤ ΕΣ.doc [7] Electro schematics: datasheet/ [8] Audio Power Amplifier 60W with TDA7294Q: [9] Κατασκευή πλακέτας-pcb: users.sch.gr/asal1/material/2014_2015/kataskevi.pdf [10] Πουλάκης, Ε. (2015). Προγραμματίζοντας με τον μικροελεγκτή Arduino. Ε. Πουλάκης: Ηράκλειο [11] Arduino ( [12] Fritzing ( [13] SparkFun.Com: ( [14]FUTURLEC: ΙΩΑΝΝΑ ΔΗΜΚΟΥ ~ 97 ~

98 [15] ELECTRO SHEMATICS: [16] PROJECTSIONIA: [17] Arduino cheat sheet: [18] arduino-info-quickref:

99 Τελικός Ενισχυτής με Ρύθμιση Θερμοκρασίας DATASHEETS ΙΩΑΝΝΑ ΔΗΜΚΟΥ ~ 99 ~

100

101 Τελικός Ενισχυτής με Ρύθμιση Θερμοκρασίας ΙΩΑΝΝΑ ΔΗΜΚΟΥ ~ 101 ~

102

103 Τελικός Ενισχυτής με Ρύθμιση Θερμοκρασίας ΙΩΑΝΝΑ ΔΗΜΚΟΥ ~ 103 ~

104

105 Τελικός Ενισχυτής με Ρύθμιση Θερμοκρασίας ΙΩΑΝΝΑ ΔΗΜΚΟΥ ~ 105 ~

106

107 Τελικός Ενισχυτής με Ρύθμιση Θερμοκρασίας ΙΩΑΝΝΑ ΔΗΜΚΟΥ ~ 107 ~

108

109 Τελικός Ενισχυτής με Ρύθμιση Θερμοκρασίας ΙΩΑΝΝΑ ΔΗΜΚΟΥ ~ 109 ~

110

111 Τελικός Ενισχυτής με Ρύθμιση Θερμοκρασίας ΙΩΑΝΝΑ ΔΗΜΚΟΥ ~ 111 ~

112

113 Τελικός Ενισχυτής με Ρύθμιση Θερμοκρασίας ΙΩΑΝΝΑ ΔΗΜΚΟΥ ~ 113 ~

114

115 Τελικός Ενισχυτής με Ρύθμιση Θερμοκρασίας ΙΩΑΝΝΑ ΔΗΜΚΟΥ ~ 115 ~

116

117 Τελικός Ενισχυτής με Ρύθμιση Θερμοκρασίας ΙΩΑΝΝΑ ΔΗΜΚΟΥ ~ 117 ~

118

119 Τελικός Ενισχυτής με Ρύθμιση Θερμοκρασίας ΙΩΑΝΝΑ ΔΗΜΚΟΥ ~ 119 ~

120

121 Τελικός Ενισχυτής με Ρύθμιση Θερμοκρασίας ΙΩΑΝΝΑ ΔΗΜΚΟΥ ~ 121 ~

122

123 Τελικός Ενισχυτής με Ρύθμιση Θερμοκρασίας ΙΩΑΝΝΑ ΔΗΜΚΟΥ ~ 123 ~

124

125 Τελικός Ενισχυτής με Ρύθμιση Θερμοκρασίας ΙΩΑΝΝΑ ΔΗΜΚΟΥ ~ 125 ~

126

127 Τελικός Ενισχυτής με Ρύθμιση Θερμοκρασίας ΙΩΑΝΝΑ ΔΗΜΚΟΥ ~ 127 ~

128

129 Τελικός Ενισχυτής με Ρύθμιση Θερμοκρασίας ΙΩΑΝΝΑ ΔΗΜΚΟΥ ~ 129 ~

130

131 Τελικός Ενισχυτής με Ρύθμιση Θερμοκρασίας ΙΩΑΝΝΑ ΔΗΜΚΟΥ ~ 131 ~

132

133 Τελικός Ενισχυτής με Ρύθμιση Θερμοκρασίας ΙΩΑΝΝΑ ΔΗΜΚΟΥ ~ 133 ~

134

135 Τελικός Ενισχυτής με Ρύθμιση Θερμοκρασίας ΙΩΑΝΝΑ ΔΗΜΚΟΥ ~ 135 ~

136

9. Ενισχυτικές ιατάξεις- Ι.Σ. ΧΑΛΚΙΑ ΗΣ διαφάνεια 1 9. ΕΝΙΣΧΥΤΙΚΕΣ ΙΑΤΑΞΕΙΣ. Βασική λειτουργία ενισχυτικής διάταξης: να

9. Ενισχυτικές ιατάξεις- Ι.Σ. ΧΑΛΚΙΑ ΗΣ διαφάνεια 1 9. ΕΝΙΣΧΥΤΙΚΕΣ ΙΑΤΑΞΕΙΣ. Βασική λειτουργία ενισχυτικής διάταξης: να 9. Ενισχυτικές ιατάξεις- Ι.Σ. ΧΑΛΚΙΑ ΗΣ διαφάνεια 1 9. ΕΝΙΣΧΥΤΙΚΕΣ ΙΑΤΑΞΕΙΣ Βασική λειτουργία ενισχυτικής διάταξης: να ενισχύσει ένα σήµα (δηλ. να αυξήσει ονοµαστικά το µέγεθος της τάσης ή του ρεύµατος).

Διαβάστε περισσότερα

Ειδικά Θέματα Ηλεκτρονικών 1

Ειδικά Θέματα Ηλεκτρονικών 1 Ειδικά Θέματα Ηλεκτρονικών 1 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3...2 ΑΠΟΚΡΙΣΗ ΣΥΧΝΟΤΗΤΑΣ ΕΝΙΣΧΥΤΩΝ...2 3.1 Απόκριση συχνότητας ενισχυτών...2 3.1.1 Παραμόρφωση στους ενισχυτές...5 3.1.2 Πιστότητα των ενισχυτών...6 3.1.3

Διαβάστε περισσότερα

Κεφάλαιο Ένα: ιπολικά Transistor

Κεφάλαιο Ένα: ιπολικά Transistor Κεφάλαιο Ένα: 1.1 Εισαγωγή Το 1951 ο William Schockley εφεύρε το πρώτο transistor επαφής, µια ηµιαγωγική διάταξη η οποία µπορεί να ενισχύσει ηλεκτρονικά σήµατα, όπως ραδιοφωνικά και τηλεοπτικά σήµατα.

Διαβάστε περισσότερα

ΗΥ335: Προχωρημένη Ηλεκτρονική. «Βαθμίδες Εξόδου» Φώτης Πλέσσας UTH ΤHMMY

ΗΥ335: Προχωρημένη Ηλεκτρονική. «Βαθμίδες Εξόδου» Φώτης Πλέσσας UTH ΤHMMY ΗΥ335: Προχωρημένη Ηλεκτρονική «Βαθμίδες Εξόδου» Φώτης Πλέσσας fplessas@inf.uth.gr ΤHMMY Σκοπός διάλεξης Γιατί χρησιμοποιούμε στάδια εξόδου Ακόλουθος εκπομπού Παρουσίαση των βασικών προδιαγραφών του Ψαλιδισμός

Διαβάστε περισσότερα

Ενισχυτικές Διατάξεις 1. Βαθµίδες εξόδου. Προκειµένου να αποδοθεί σηµαντική ισχύς στο φορτίο είναι απαραίτητη η χρήση ενισχυτών cascade.

Ενισχυτικές Διατάξεις 1. Βαθµίδες εξόδου. Προκειµένου να αποδοθεί σηµαντική ισχύς στο φορτίο είναι απαραίτητη η χρήση ενισχυτών cascade. Ενισχυτικές Διατάξεις 1 Βαθµίδες εξόδου Προκειµένου να αποδοθεί σηµαντική ισχύς στο φορτίο είναι απαραίτητη η χρήση ενισχυτών cascade. Η τελική βαθµίδα εξόδου είναι αυτή που αποδίδει την ισχύ στο φορτίο

Διαβάστε περισσότερα

Ειδικά Θέματα Ηλεκτρονικών 1

Ειδικά Θέματα Ηλεκτρονικών 1 Ειδικά Θέματα Ηλεκτρονικών 1 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2... 2 ΕΝΙΣΧΥΤΕΣ ΣΤΙΣ ΥΨΗΛΕΣ ΣΥΧΝΟΤΗΤΕΣ... 2 2.1 Ισοδύναμα κυκλώματα στις υψηλές συχνότητες... 2 2.1.1 Συμπεριφορά των διπολικών τρανζίστορ (BJT) στις

Διαβάστε περισσότερα

Ενισχυτές Μετρήσεων. 3.1 Ο διαφορικός Ενισχυτής

Ενισχυτές Μετρήσεων. 3.1 Ο διαφορικός Ενισχυτής 3 Ενισχυτές Μετρήσεων 3.1 Ο διαφορικός Ενισχυτής Πολλές φορές ένας ενισχυτής σχεδιάζεται ώστε να αποκρίνεται στη διαφορά µεταξύ δύο σηµάτων εισόδου. Ένας τέτοιος ενισχυτής ονοµάζεται ενισχυτής διαφοράς

Διαβάστε περισσότερα

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6. Σχ.6.1. Απλή συνδεσµολογία καθρέπτη ρεύµατος.

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6. Σχ.6.1. Απλή συνδεσµολογία καθρέπτη ρεύµατος. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 6.1 ΚΑΘΡΕΠΤΕΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ Σε ένα καθρέπτη ρεύµατος, το ρεύµα του κλάδου της εξόδου είναι πάντα ίσο µε το ρεύµα του κλάδου της εισόδου, αποτελεί δηλαδή το είδωλο του. Μία τέτοια διάταξη δείχνει

Διαβάστε περισσότερα

ΑΝΑΛΟΓΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ

ΑΝΑΛΟΓΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΑΝΑΛΟΓΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο ΤΡΑΝΖΙΣΤΟΡ Διπολικά τρανζίστορ Το διπολικό τρανζίστορ (bipolar ή BJT) είναι ένας κρύσταλλος τριών στρωμάτων με διαφορετικό επίπεδο εμπλουτισμού: τον εκπομπό Ε, τη βάση

Διαβάστε περισσότερα

5 η ενότητα ΑΝΑΤΡΟΦΟΔΟΤΗΣΗ ΣΤΟΥΣ ΕΝΙΣΧΥΤΕΣ

5 η ενότητα ΑΝΑΤΡΟΦΟΔΟΤΗΣΗ ΣΤΟΥΣ ΕΝΙΣΧΥΤΕΣ ρ. Λάμπρος Μπισδούνης Καθηγητής 5 η ενότητα ΑΝΑΤΡΟΦΟΔΟΤΗΣΗ ΣΤΟΥΣ ΕΝΙΣΧΥΤΕΣ T.E.I. ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε. 1 Περιεχόμενα 5 ης ενότητας Στην πέμπτη ενότητα θα μελετήσουμε την ανατροφοδότηση

Διαβάστε περισσότερα

Πόλωση των Τρανζίστορ

Πόλωση των Τρανζίστορ Πόλωση των Τρανζίστορ Πόλωση λέμε την κατάλληλη συνεχή τάση που πρέπει να εφαρμόσουμε στο κύκλωμα που περιλαμβάνει κάποιο ηλεκτρονικό στοιχείο (π.χ τρανζίστορ), έτσι ώστε να εξασφαλίσουμε την ομαλή λειτουργία

Διαβάστε περισσότερα

ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΕΠΟΠΤΙΚΟ ΥΛΙΚΟ

ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΕΠΟΠΤΙΚΟ ΥΛΙΚΟ ΤΕΙ ΣΤΕΡΕΑΣ ΕΛΛΑΔΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΕ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΕΠΟΠΤΙΚΟ ΥΛΙΚΟ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΕΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ Χ. ΤΣΩΝΟΣ ΛΑΜΙΑ 2013 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Διαβάστε περισσότερα

Ταλαντωτές. Ηλεκτρονική Γ Τάξη Β εξάμηνο Μάρτιος 2011 Επ. Καθ. Ε. Καραγιάννη

Ταλαντωτές. Ηλεκτρονική Γ Τάξη Β εξάμηνο Μάρτιος 2011 Επ. Καθ. Ε. Καραγιάννη Ταλαντωτές Ηλεκτρονική Γ Τάξη Β εξάμηνο Μάρτιος Επ. Καθ. Ε. Καραγιάννη Ταλαντωτές ΑΝΑΔΡΑΣΗ Στοιχεία Ταλάντωσης Ενισχυτής OUT Ταλαντωτής είναι ένα κύκλωμα που παράγει ηλεκτρικό σήμα σταθερής συχνότητας

Διαβάστε περισσότερα

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ. 1-3 Κέρδος Τάσης του ιαφορικού Ενισχυτή µε FET s 8

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ. 1-3 Κέρδος Τάσης του ιαφορικού Ενισχυτή µε FET s 8 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1 ΙΑΦΟΡΙΚΟΣ ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ 1 1-1 Κέρδος Τάσης του ιαφορικού Ενισχυτή µε BJT s 1 και ιπλή Έξοδο Ανάλυση µε το Υβριδικό Ισοδύναµο του Τρανζίστορ 2 Ανάλυση µε βάση τις Ενισχύσεις των Βαθµίδων CE- 4

Διαβάστε περισσότερα

Τελεστικοί Ενισχυτές. Σπύρος Νικολαΐδης Αναπληρωτής Καθηγητής Τομέας Ηλεκτρονικής & ΗΥ Τμήμα Φυσικής

Τελεστικοί Ενισχυτές. Σπύρος Νικολαΐδης Αναπληρωτής Καθηγητής Τομέας Ηλεκτρονικής & ΗΥ Τμήμα Φυσικής Τελεστικοί Ενισχυτές Σπύρος Νικολαΐδης Αναπληρωτής Καθηγητής Τομέας Ηλεκτρονικής & ΗΥ Τμήμα Φυσικής Ο ιδανικός τελεστικός ενισχυτής Είσοδος αντιστροφής Ισοδύναμα Είσοδος μη αντιστροφής A( ) A d 2 1 2 1

Διαβάστε περισσότερα

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟΥΣ ΤΕΛΕΣΤΙΚΟΥΣ ΕΝΙΣΧΥΤΕΣ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟΥΣ ΤΕΛΕΣΤΙΚΟΥΣ ΕΝΙΣΧΥΤΕΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟΥΣ ΤΕΛΕΣΤΙΚΟΥΣ ΕΝΙΣΧΥΤΕΣ Εισαγωγή Ιστορικά στοιχεία Οι πρώτοι τελεστικοί ενισχυτές χρησιμοποιήθηκαν κυρίως για την εκτέλεση μαθηματικών πράξεων, δηλαδή πρόσθεση, αφαίρεση, ολοκλήρωση και διαφόριση.

Διαβάστε περισσότερα

4 η ενότητα ΕΝΙΣΧΥΤΕΣ ΠΟΛΛΩΝ ΒΑΘΜΙΔΩΝ

4 η ενότητα ΕΝΙΣΧΥΤΕΣ ΠΟΛΛΩΝ ΒΑΘΜΙΔΩΝ ρ. Λάμπρος Μπισδούνης Καθηγητής 4 η ενότητα ΕΝΙΣΧΥΤΕΣ ΠΟΛΛΩΝ ΒΑΘΜΙΔΩΝ T..I. ΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑ ΑΣ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε. Περιεχόμενα 4 ης ενότητας Στην τέταρτη ενότητα θα μελετήσουμε τους ενισχυτές

Διαβάστε περισσότερα

Άσκηση 5. Τρανζίστορ Διπολικής Επαφής σε συνδεσμολογία Κοινής Βάσης

Άσκηση 5. Τρανζίστορ Διπολικής Επαφής σε συνδεσμολογία Κοινής Βάσης ΤΕΙ ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε. ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ Ι (ΕΡ) Άσκηση 5 Τρανζίστορ Διπολικής Επαφής σε συνδεσμολογία Κοινής Βάσης Στόχος Ο στόχος της εργαστηριακής άσκησης είναι η μελέτη των

Διαβάστε περισσότερα

Να σχεδιαστεί ένας ενισχυτής κοινού εκπομπού (σχ.1) με τα εξής χαρακτηριστικά: R 2.3 k,

Να σχεδιαστεί ένας ενισχυτής κοινού εκπομπού (σχ.1) με τα εξής χαρακτηριστικά: R 2.3 k, Να σχεδιαστεί ένας ενισχυτής κοινού εκπομπού (σχ) με τα εξής χαρακτηριστικά: 3 k, 50, k, S k και V 5 α) Nα υπολογιστούν οι τιμές των αντιστάσεων β) Να επιλεγούν οι χωρητικότητες C, CC έτσι ώστε ο ενισχυτής

Διαβάστε περισσότερα

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 Διαφορικός ενισχυτής

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 Διαφορικός ενισχυτής ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 Διαφορικός ενισχυτής Ο διαφορικός ενισχυτής (differential amplifier) είναι από τα πλέον διαδεδομένα και χρήσιμα κυκλώματα στις ενισχυτικές διατάξεις. Είναι βασικό δομικό στοιχείο του τελεστικού

Διαβάστε περισσότερα

ΘΕΜΑ 1 ο (3 μονάδες):

ΘΕΜΑ 1 ο (3 μονάδες): ΘΕΜΑ 1 ο ( μονάδες): Για τον ενισχυτή του παρακάτω σχήματος δίνονται: V 10V, V BE 0.7 V, Β 200 kω, 1 kω, 1 kω, β 100. (α) Να προσδιορίσετε το σημείο λειτουργίας Q (V E, I ) του τρανζίστορ. (1 μονάδα) (β)

Διαβάστε περισσότερα

Διαφορικοί Ενισχυτές

Διαφορικοί Ενισχυτές Διαφορικοί Ενισχυτές Γενικά: Ο Διαφορικός ενισχυτής (ΔΕ) είναι το βασικό δομικό στοιχείο ενός τελεστικού ενισχυτή. Η λειτουργία ενός ΔΕ είναι η ενίσχυση της διαφοράς μεταξύ δύο σημάτων εισόδου. Τα αρχικά

Διαβάστε περισσότερα

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 Τελεστικός ενισχυτής

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 Τελεστικός ενισχυτής ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 Τελεστικός ενισχυτής Ο τελεστικός ενισχυτής, TE (operational ampliier, op-amp) είναι ένα από τα πιο χρήσιμα αναλογικά κυκλώματα. Κατασκευάζεται ως ολοκληρωμένο κύκλωμα (integrated circuit) και

Διαβάστε περισσότερα

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙO ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗΣ ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙO ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗΣ ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙO ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗΣ ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ 2 Δίοδοι-Επαφή pn 1. Ποιες είναι οι 3 κατηγορίες υλικών στην ηλεκτρονική; a) Στερεά, υγρά αέρια. b) Αγωγοί, μονωτές, ημιαγωγοί. c) Γη, αέρας, φωτιά. d) Ημιαγωγοί, μονωτές,

Διαβάστε περισσότερα

1. ΤΕΛΕΣΤΙΚΟΙ ΕΝΙΣΧΥΤΕΣ

1. ΤΕΛΕΣΤΙΚΟΙ ΕΝΙΣΧΥΤΕΣ 1. ΤΕΛΕΣΤΙΚΟΙ ΕΝΙΣΧΥΤΕΣ Ο τελεστικός ενισχυτής αποτελεί την βασική δομική μονάδα των περισσοτέρων αναλογικών κυκλωμάτων. Στην ενότητα αυτή θα μελετήσουμε τις ιδιότητες του τελεστικού ενισχυτή, μερικά βασικά

Διαβάστε περισσότερα

Ενισχυτικές Διατάξεις 1. Ο Τελεστικός ενισχυτής 741

Ενισχυτικές Διατάξεις 1. Ο Τελεστικός ενισχυτής 741 Ενισχυτικές Διατάξεις 1 Ο Τελεστικός ενισχυτής 741 Ενισχυτικές Διατάξεις 2 Iστορική Αναδρομή 1964 Ο Bob Widlar σχεδιαζει το πρώτο ΤΕ: τον 702. Μόνο 9 transistors, απολαβή OL: 1000 Πολύ ακριβός : $300 per

Διαβάστε περισσότερα

Εισαγωγή στους Ταλαντωτές Οι ταλαντωτές είναι από τα βασικότερα κυκλώματα στα ηλεκτρονικά. Χρησιμοποιούνται κατά κόρον στα τηλεπικοινωνιακά συστήματα

Εισαγωγή στους Ταλαντωτές Οι ταλαντωτές είναι από τα βασικότερα κυκλώματα στα ηλεκτρονικά. Χρησιμοποιούνται κατά κόρον στα τηλεπικοινωνιακά συστήματα Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Η/Υ Υλοποίηση και Εργαστηριακή Αναφορά Ring και Hartley Ταλαντωτών Φοιτητής: Ζωγραφόπουλος Γιάννης Επιβλέπων Καθηγητής: Πλέσσας Φώτιος

Διαβάστε περισσότερα

ΑΣΚΗΣΗ 2 η : ΟΡΓΑΝΑ ΚΑΙ ΣΥΣΚΕΥΕΣ ΤΟΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟΥ

ΑΣΚΗΣΗ 2 η : ΟΡΓΑΝΑ ΚΑΙ ΣΥΣΚΕΥΕΣ ΤΟΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟΥ ΤΕΙ ΚΑΛΑΜΑΤΑΣ - ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΣΠΑΡΤΗΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΑΣΚΗΣΗ 2 η : ΟΡΓΑΝΑ ΚΑΙ ΣΥΣΚΕΥΕΣ ΤΟΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟΥ ΟΝΟΜΑΤΕΠΩΝΥΜΟ: ΑΡΙΘΜΟΣ ΜΗΤΡΩΟΥ:.. ΟΝΟΜΑΤΕΠΩΝΥΜΟ: ΑΡΙΘΜΟΣ ΜΗΤΡΩΟΥ:.. Α. ΜΕΤΡΗΣΗ ΣΥΝΕΧΟΥΣ

Διαβάστε περισσότερα

και συνδέει τον αριθμό των σπειρών του πρωτεύοντος και του

και συνδέει τον αριθμό των σπειρών του πρωτεύοντος και του Μετασχηματιστής με μεσαία λήψη Ένας μετασχηματιστής αποτελείται από δύο πηνία που έχουν τυλιχτεί επάνω στον ίδιο πυρήνα. Στο ένα πηνίο εφαρμόζεται μία εναλλασσόμενη τάση. Η τάση αυτή, δημιουργεί ένα μεταβαλλόμενο

Διαβάστε περισσότερα

Ιατρικά Ηλεκτρονικά. Χρήσιμοι Σύνδεσμοι. ΙΑΤΡΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ - ΔΙΑΛΕΞΗ 2η. Σημειώσεις μαθήματος: E mail:

Ιατρικά Ηλεκτρονικά. Χρήσιμοι Σύνδεσμοι. ΙΑΤΡΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ - ΔΙΑΛΕΞΗ 2η. Σημειώσεις μαθήματος: E mail: Ιατρικά Ηλεκτρονικά Δρ. Π. Ασβεστάς Τμήμα Μηχανικών Βιοϊατρικής Τεχνολογίας Τ.Ε Χρήσιμοι Σύνδεσμοι Σημειώσεις μαθήματος: http://medisp.bme.teiath.gr/eclass/courses/tio127/ E mail: pasv@teiath.gr 2 1 Όπως

Διαβάστε περισσότερα

«Απόκριση Συχνότητας Ενισχυτών με Τρανζίστορ»

«Απόκριση Συχνότητας Ενισχυτών με Τρανζίστορ» ΗΥ335: Προχωρημένη Ηλεκτρονική «Απόκριση Συχνότητας Ενισχυτών με Τρανζίστορ» Φώτης Πλέσσας fplessas@inf.uth.gr ΤHMMY Σκοπός διάλεξης Μελέτη της συμπεριφοράς μικρού σήματος των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων

Διαβάστε περισσότερα

Ενισχυτικές Διατάξεις 1. Τάξη Α. Αγει καθ ολη τη διάρκεια της περιόδου της v I. οπου. όταν

Ενισχυτικές Διατάξεις 1. Τάξη Α. Αγει καθ ολη τη διάρκεια της περιόδου της v I. οπου. όταν Ενισχυτικές Διατάξεις 1 Τάξη Α Αγει καθ ολη τη διάρκεια της περιόδου της v I οπου όταν Ενισχυτικές Διατάξεις 2 Ακόλουθος εκποµπού (CC) πολωµένος µε σταθερό ρεύµα Λόγω της χαµηλής αντίστασης εξόδου, ο ακόλουθος

Διαβάστε περισσότερα

Τµήµα Βιοµηχανικής Πληροφορικής Σηµειώσεις Ηλεκτρονικών Ισχύος Παράρτηµα

Τµήµα Βιοµηχανικής Πληροφορικής Σηµειώσεις Ηλεκτρονικών Ισχύος Παράρτηµα ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Ηµιτονοειδές Ρεύµα και Τάση Τριφασικά Εναλλασσόµενα ρεύµατα Ισχύς και Ενέργεια Ενεργός τιµή περιοδικών µη ηµιτονικών κυµατοµορφών 1. Ηµιτονοειδές Ρεύµα και Τάση Οταν οι νόµοι του Kirchoff εφαρµόζονται

Διαβάστε περισσότερα

2.9 ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΠΕΡΙΟΡΙΣΤΩΝ Τρανζίστορ Διπολικής Επαφής (BJT) ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: ΤΡΑΝΖΙΣΤΟΡ ΔΙΠΟΛΙΚΗΣ ΕΠΑΦΗΣ (BJT)...131

2.9 ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΠΕΡΙΟΡΙΣΤΩΝ Τρανζίστορ Διπολικής Επαφής (BJT) ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: ΤΡΑΝΖΙΣΤΟΡ ΔΙΠΟΛΙΚΗΣ ΕΠΑΦΗΣ (BJT)...131 Περιεχόμενα v ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: ΔΙΟΔΟΙ ΗΜΙΑΓΩΓΩΝ...1 1.1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ...1 1.2 ΥΛΙΚΑ ΗΜΙΑΓΩΓΩΝ: Ge, Si ΚΑΙ GaAs...2 1.3 ΟΜΟΙΟΠΟΛΙΚΟΙ ΔΕΣΜΟΙ ΚΑΙ ΕΝΔΟΓΕΝΗ ΥΛΙΚΑ...3 1.4 ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΕΣ ΣΤΑΘΜΕΣ...6 1.5 ΕΞΩΓΕΝΗ

Διαβάστε περισσότερα

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗΣ

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗΣ ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ 5 ο ΕΞΑΜΗΝΟ ΗΜΜΥ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗΣ 1 Ι. ΠΑΠΑΝΑΝΟΣ ΑΠΡΙΛΙΟΣ

Διαβάστε περισσότερα

ΑΣΠΑΙΤΕ / Τμήμα Εκπαιδευτικών Ηλεκτρολόγων Μηχανικών & Εκπαιδευτικών Ηλεκτρονικών Μηχανικών

ΑΣΠΑΙΤΕ / Τμήμα Εκπαιδευτικών Ηλεκτρολόγων Μηχανικών & Εκπαιδευτικών Ηλεκτρονικών Μηχανικών 4. ΕΝΙΣΧΥΤΕΣ ΙΣΧΥΟΣ (ΜΕ ΔΙΠΟΛΙΚΑ ΤΡΑΝΖΙΣΤΟΡ) 4.. Βασικές έννοιες 4... Γραμμές φορτίου (D και A) Για κάθε ενισχυτή, ορίζονται δύο () γραμμές (ευθείες) φορτίου, η D και η A. Από αυτές, η D γραμμή προκύπτει

Διαβάστε περισσότερα

ΤΕΙ - ΧΑΛΚΙ ΑΣ. διπολικά τρανζίστορ διακρίνονται σε: 1. τρανζίστορ γερµανίου (Ge) και. 2. τρανζίστορ πυριτίου (Si ).

ΤΕΙ - ΧΑΛΚΙ ΑΣ. διπολικά τρανζίστορ διακρίνονται σε: 1. τρανζίστορ γερµανίου (Ge) και. 2. τρανζίστορ πυριτίου (Si ). 7. Εισαγωγή στο διπολικό τρανζίστορ-ι.σ. ΧΑΛΚΙΑ ΗΣ διαφάνεια 1 7. TΟ ΙΠΟΛΙΚΟ ΤΡΑΝΖΙΣΤΟΡ Ανάλογα µε το υλικό διπολικά τρανζίστορ διακρίνονται σε: 1. τρανζίστορ γερµανίου (Ge) και 2. τρανζίστορ πυριτίου

Διαβάστε περισσότερα

ΨΗΦΙΑΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗΣ

ΨΗΦΙΑΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗΣ Εισαγωγή στη Μικροηλεκτρονική (ΕΤΥ-482) 1 ΨΗΦΙΑΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗΣ A. Πίνακες αληθείας λογικών πυλών. Στη θετική λογική το λογικό 0 παριστάνεται µε ένα χαµηλό δυναµικό, V L, ενώ το λογικό 1

Διαβάστε περισσότερα

Ιατρικά Ηλεκτρονικά. Χρήσιμοι Σύνδεσμοι. ΙΑΤΡΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ - ΔΙΑΛΕΞΗ 4β. Σημειώσεις μαθήματος: E mail:

Ιατρικά Ηλεκτρονικά. Χρήσιμοι Σύνδεσμοι. ΙΑΤΡΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ - ΔΙΑΛΕΞΗ 4β. Σημειώσεις μαθήματος: E mail: Ιατρικά Ηλεκτρονικά Δρ. Π. Ασβεστάς Τμήμα Μηχανικών Βιοϊατρικής Τεχνολογίας Τ.Ε Χρήσιμοι Σύνδεσμοι Σημειώσεις μαθήματος: http://medisp.bme.teiath.gr/eclass/courses/tio127/ E mail: pasv@teiath.gr 2 1 Μειονεκτήματα

Διαβάστε περισσότερα

Άσκηση 10 Στοιχεία ηλεκτρονικής τεχνολογίας

Άσκηση 10 Στοιχεία ηλεκτρονικής τεχνολογίας Άσκηση 10 Στοιχεία ηλεκτρονικής τεχνολογίας ΔΙΟΔΟΣ Οι περισσότερες ηλεκτρονικές συσκευές όπως οι τηλεοράσεις, τα στερεοφωνικά συγκροτήματα και οι υπολογιστές χρειάζονται τάση dc για να λειτουργήσουν σωστά.

Διαβάστε περισσότερα

Ιατρικά Ηλεκτρονικά. Δρ. Π. Ασβεστάς Τμήμα Μηχανικών Βιοϊατρικής Τεχνολογίας Τ.Ε

Ιατρικά Ηλεκτρονικά. Δρ. Π. Ασβεστάς Τμήμα Μηχανικών Βιοϊατρικής Τεχνολογίας Τ.Ε Ιατρικά Ηλεκτρονικά Δρ. Π. Ασβεστάς Τμήμα Μηχανικών Βιοϊατρικής Τεχνολογίας Τ.Ε Χρήσιμοι Σύνδεσμοι Σημειώσεις μαθήματος: http://medisp.bme.teiath.gr/eclass/courses/tio127/ https://eclass.teiath.gr/courses/tio101/

Διαβάστε περισσότερα

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 Ενισχυτές Ασθενών Σημάτων

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 Ενισχυτές Ασθενών Σημάτων ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 Ενισχυτές Ασθενών Σημάτων Στον χώρο της ηλεκτρονικής οι ενισχυτές είναι ευρέως χρησιμοποιούμενες διατάξεις με τις οποίες μπορούμε να ενισχύσουμε ένα σήμα με σχετικά μικρό πλάτος (πχ. το σήμα

Διαβάστε περισσότερα

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗΣ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗΣ ΔΙΟΔΟΣ (Μάθημα 4 ο 5 ο 6 ο 7 ο ) 1/12 4 o εργαστήριο Ιδανική δίοδος n Συμβολισμός της διόδου n 2/12 4 o εργαστήριο Στατική χαρακτηριστική διόδου Άνοδος (+) Κάθοδος () Αν στην ιδανική

Διαβάστε περισσότερα

ΘΕΜΑ 1 ο (3 μονάδες):

ΘΕΜΑ 1 ο (3 μονάδες): ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΟ Ι ΡΥΜΑ ΠΑΤΡΑΣ 9/0/00 ΘΕΜΑ ο ( μονάδες): Για τον ενισχυτή του παρακάτω σχήματος δίνονται: 0, 0.7, kω, 0 kω, Ε kω, L kω, β fe 00, e kω. (α) Να προσδιορίσετε τις τιμές των αντιστάσεων,

Διαβάστε περισσότερα

Χαρακτηρισμός (VCVS) (VCIS) Μετατροπέας ρεύματος σε τάση (ICVS)

Χαρακτηρισμός (VCVS) (VCIS) Μετατροπέας ρεύματος σε τάση (ICVS) 6. ΓΕΝΙΚΗ ΘΕΩΡΗΣΗ ΕΝΙΣΧΥΤΩΝ 6.. Ενισχυτές ανοικτού βροχου (χωρίς ανάδραση) Ανεξάρτητα από την τάξη (Α, Β, C), το είδος της σύζευξης (R-C, με μετασχηματιστή, άμεση κλπ.), υπάρχουν (με κριτήριο τη χρήση

Διαβάστε περισσότερα

Ερωτήσεις στην ενότητα: Γενικά Ηλεκτρονικά

Ερωτήσεις στην ενότητα: Γενικά Ηλεκτρονικά Ερωτήσεις στην ενότητα: Γενικά Ηλεκτρονικά -1- Η τιμή της dc παραμέτρου β ενός npn transistor έχει τιμή ίση με 100. Το transistor λειτουργεί στην ενεργή περιοχή με ρεύμα συλλέκτη 1mA. Το ρεύμα βάσης έχει

Διαβάστε περισσότερα

Άσκηση 1 ΛΥΣΗ. Το Q Στη χαρακτηριστική αντιστοιχεί σε ρεύµα βάσης 35 (Fig.2). Η πτώση τάσης πάνω στην : Στο Q έχω

Άσκηση 1 ΛΥΣΗ. Το Q Στη χαρακτηριστική αντιστοιχεί σε ρεύµα βάσης 35 (Fig.2). Η πτώση τάσης πάνω στην : Στο Q έχω ΕΝΙΣΧΥΤΕΣ ΙΣΧΥΟΣ Άσκηση 1 To κύκλωµα του Fig.1 χρησιµοποιεί τρανζίστορ Ge (αγνοείστε τη Vbe) και οι χαρακτηριστικές του δίδονται στο Fig.2. Να υπολογίσετε τις αντιστάσεις εκποµπού και συλλέκτη, έτσι ώστε

Διαβάστε περισσότερα

5. Τροφοδοτικά - Ι.Σ. ΧΑΛΚΙΑ ΗΣ διαφάνεια 1. Ανορθωµένη τάση Εξοµαλυµένη τάση Σταθεροποιηµένη τάση. Σχηµατικό διάγραµµα τροφοδοτικού

5. Τροφοδοτικά - Ι.Σ. ΧΑΛΚΙΑ ΗΣ διαφάνεια 1. Ανορθωµένη τάση Εξοµαλυµένη τάση Σταθεροποιηµένη τάση. Σχηµατικό διάγραµµα τροφοδοτικού 5. Τροφοδοτικά - Ι.Σ. ΧΑΛΚΙΑ ΗΣ διαφάνεια 1 5. ΤΡΟΦΟ ΟΤΙΚΑ 220 V, 50 Hz. 0 V Μετασχηµατιστής Ανορθωµένη τάση Εξοµαλυµένη τάση Σταθεροποιηµένη τάση 0 V 0 V Ανορθωτής Σχηµατικό διάγραµµα τροφοδοτικού Φίλτρο

Διαβάστε περισσότερα

Ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής

Ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής Ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής 1. Ένα τρανζίστορ διπλής επαφής είναι πολωµένο σωστά όταν: α. Η βάση είναι σε υψηλότερο δυναµικό από τον εκποµπό και σε χαµηλότερο από το συλλέκτη β. Η βάση είναι σε χαµηλότερο

Διαβάστε περισσότερα

Ενισχυτές Ισχύος σε τάξη Β

Ενισχυτές Ισχύος σε τάξη Β Ενισχυτικές Διατάξεις 1 Ενισχυτές Ισχύος σε τάξη Β Οι ενισχυτές τάξης Α παρουσιάζουν χαµηλή απόδοση λόγω της µόνιµης κατανάλωσης V CE I C στο τρανζίστορ. Για να µειωθεί η κατανάλωση ισχύος σε ηρεµία (~

Διαβάστε περισσότερα

Δίοδοι Ορισμός της διόδου - αρχή λειτουργίας Η δίοδος είναι μια διάταξη από ημιαγώγιμο υλικό το οποίο επιτρέπει την διέλευση ροής ρεύματος μόνο από

Δίοδοι Ορισμός της διόδου - αρχή λειτουργίας Η δίοδος είναι μια διάταξη από ημιαγώγιμο υλικό το οποίο επιτρέπει την διέλευση ροής ρεύματος μόνο από Δίοδοι Ορισμός της διόδου - αρχή λειτουργίας Η δίοδος είναι μια διάταξη από ημιαγώγιμο υλικό το οποίο επιτρέπει την διέλευση ροής ρεύματος μόνο από την μία κατεύθυνση, ανάλογα με την πόλωσή της. Κατασκευάζεται

Διαβάστε περισσότερα

«Ενισχυτές ενός τρανζίστορ και πολλών τρανζίστορ»

«Ενισχυτές ενός τρανζίστορ και πολλών τρανζίστορ» ΗΥ335: Προχωρημένη Ηλεκτρονική «Ενισχυτές ενός τρανζίστορ και πολλών τρανζίστορ» Φώτης Πλέσσας fplessas@inf.uth.gr ΤΗMMΥ Σκοπός διάλεξης Παρουσίαση των σημαντικότερων τοπολογιών ενισχυτών με ένα και περισσότερα

Διαβάστε περισσότερα

Τελεστικοί Ενισχυτές

Τελεστικοί Ενισχυτές Τελεστικοί Ενισχυτές Ενισχυτές-Γενικά: Οι ενισχυτές είναι δίθυρα δίκτυα στα οποία η τάση ή το ρεύμα εξόδου είναι ευθέως ανάλογη της τάσεως ή του ρεύματος εισόδου. Υπάρχουν τέσσερα διαφορετικά είδη ενισχυτών:

Διαβάστε περισσότερα

Χαρακτηρισμός (VCVS) (VCIS) Μετατροπέας ρεύματος σε τάση (ICVS)

Χαρακτηρισμός (VCVS) (VCIS) Μετατροπέας ρεύματος σε τάση (ICVS) 6. ΓΕΝΙΚΗ ΘΕΩΡΗΣΗ ΕΝΙΣΧΥΤΩΝ 6.. Ενισχυτές ανοικτού βροχου (χωρίς ανάδραση) Ανεξάρτητα από την τάξη (Α, Β, C), το είδος της σύζευξης (R-C, με μετασχηματιστή, άμεση κλπ.), υπάρχουν (με κριτήριο τη χρήση

Διαβάστε περισσότερα

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ Ι. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 Ο : FET (Τρανζίστορ επίδρασης πεδίου)

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ Ι. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 Ο : FET (Τρανζίστορ επίδρασης πεδίου) ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ Ι ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 Ο : FET (Τρανζίστορ επίδρασης πεδίου) 1 FET Δομή και λειτουργία Τα τρανζίστορ επίδρασης πεδίου είναι ηλεκτρονικά στοιχεία στα οποία οι φορείς του ηλεκτρικού ρεύματος είναι ενός

Διαβάστε περισσότερα

SUMMARY. Key words : power amplifier, supply/feeder, transformer

SUMMARY. Key words : power amplifier, supply/feeder, transformer ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ 09322ΥΣ Κατασκευή ενισχυτή ισχύος 100W Φοιτητές : Μπέντση Μαρία (505306) Καθηγητής : ρακάκη Μαρία Τζαµπάζη Γεωργία (505055) Ηµεροµηνία ανάληψης : Μάρτιος 2010 Ηµεροµηνία περάτωσης : Σεπτέµβριος

Διαβάστε περισσότερα

Ιατρικά Ηλεκτρονικά. Χρήσιμοι Σύνδεσμοι. ΙΑΤΡΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ - ΔΙΑΛΕΞΗ 4α. Σημειώσεις μαθήματος: E mail:

Ιατρικά Ηλεκτρονικά. Χρήσιμοι Σύνδεσμοι. ΙΑΤΡΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ - ΔΙΑΛΕΞΗ 4α. Σημειώσεις μαθήματος: E mail: Ιατρικά Ηλεκτρονικά Δρ. Π. Ασβεστάς Τμήμα Μηχανικών Βιοϊατρικής Τεχνολογίας Τ.Ε Χρήσιμοι Σύνδεσμοι Σημειώσεις μαθήματος: http://medisp.bme.teiath.gr/eclass/courses/tio27/ E mail: pasv@teiath.gr 2 Κυκλώματα

Διαβάστε περισσότερα

Ψηφιακά Ηλεκτρονικά. Μάθηµα 4ο.. Λιούπης

Ψηφιακά Ηλεκτρονικά. Μάθηµα 4ο.. Λιούπης Ψηφιακά Ηλεκτρονικά Μάθηµα 4ο. Λιούπης Λογική συζευγµένου εκποµπού Emitter-coupled logic (ECL) Χρησιµοποιούνται BJT transistor, µόνο στην ενεργή περιοχή Εµφανίζονται µικρές αλλαγές δυναµικού µεταξύ των

Διαβάστε περισσότερα

ΗΧΗΤΙΚΕΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ

ΗΧΗΤΙΚΕΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΗΧΗΤΙΚΕΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΣΥΝΔΕΣΗ ΕΝΙΣΧΥΤΗ / ΗΧΕΙΟΥ ΓΙΑΝΝΗΣ ΜΟΥΡΤΖΟΠΟΥΛΟΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΟΜΑΔΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΗΧΟΥ & ΑΚΟΥΣΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΕΝΣΥΡΜΑΤΗΣ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

Διαβάστε περισσότερα

Το διπολικό τρανζίστορ

Το διπολικό τρανζίστορ 2 4 η ΕΝΟΤΗΤΑ Το διπολικό τρανζίστορ 11 ο 12 ο 13 ο 14 ο Εργαστήριο ΦΥΛΛΑ ΕΡΓΑΣΙΑΣ 3 Άσκηση 11 η. 11.1 Στατικές χαρακτηριστικές κοινού εκπομπού του διπολικού τρανζίστορ. Στόχος: Μελέτη και χάραξη των χαρακτηριστικών

Διαβάστε περισσότερα

Ακαδημαϊκό Έτος Εξάμηνο Εαρινό Α Εξεταστική Περίοδος Σημειώσεις : ανοικτές/κλειστές Διάρκεια εξέτασης: 2 ώρες. Ημ. εξέτασης:../../.

Ακαδημαϊκό Έτος Εξάμηνο Εαρινό Α Εξεταστική Περίοδος Σημειώσεις : ανοικτές/κλειστές Διάρκεια εξέτασης: 2 ώρες. Ημ. εξέτασης:../../. A(dB) ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΤΕΙ ΑΘΗΝΑΣ Μάθημα: Αναλογικά Ηλεκτρονικά Εισηγητής: Ηλίας Σταύρακας Θέμα 1 ο (μονάδες 3): Ακαδημαϊκό Έτος 201112 Εξάμηνο Εαρινό Α Εξεταστική Περίοδος Σημειώσεις :

Διαβάστε περισσότερα

1η ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ:

1η ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ: ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Ι η ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ: ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΕΣ ΤΗΛΕΦΩΝΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ Εισαγωγή. Η διεξαγωγή της παρούσας εργαστηριακής άσκησης προϋποθέτει την μελέτη τουλάχιστον των πρώτων παραγράφων του

Διαβάστε περισσότερα

Σημειώσεις κεφαλαίου 16 Αρχές επικοινωνίας με ήχο και εικόνα

Σημειώσεις κεφαλαίου 16 Αρχές επικοινωνίας με ήχο και εικόνα Σημειώσεις κεφαλαίου 16 Αρχές επικοινωνίας με ήχο και εικόνα ΠΩΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΟΥΝ ΟΙ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΕΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ Ένα σύστημα ηλεκτρονικής επικοινωνίας αποτελείται από τον πομπό, το δίαυλο (κανάλι) μετάδοσης και

Διαβάστε περισσότερα

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7. Σχ.7.1. Σύµβολο κοινού τελεστικού ενισχυτή και ισοδύναµο κύκλωµα.

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7. Σχ.7.1. Σύµβολο κοινού τελεστικού ενισχυτή και ισοδύναµο κύκλωµα. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 7. ΤΕΛΕΣΤΙΚΟΙ ΕΝΙΣΧΥΤΕΣ Ο τελεστικός ενισχυτής εφευρέθηκε κατά τη διάρκεια του δεύτερου παγκοσµίου πολέµου και. χρησιµοποιήθηκε αρχικά στα συστήµατα σκόπευσης των αντιαεροπορικών πυροβόλων για

Διαβάστε περισσότερα

Εισαγωγή στη Σχεδίαση Κυκλωμάτων RF

Εισαγωγή στη Σχεδίαση Κυκλωμάτων RF Εισαγωγή στη Σχεδίαση Κυκλωμάτων RF Κεφάλαιο 6. NA Σωτήριος Ματακιάς, -3, Σχεδίαση Τηλεπικοινωνιακών I Κυκλωμάτων, Κεφάλαιο 5 /3 Βασικές παράμετροι των NA: Receiver Front End Z =5Ω RF Filter - -8dB Z =5Ω

Διαβάστε περισσότερα

ΤΙ ΕΙΝΑΙ Η ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ;

ΤΙ ΕΙΝΑΙ Η ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ; ΤΙ ΕΙΝΑΙ Η ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ; Ηλεκτρονικοί Υπολογιστές Κινητά τηλέφωνα Τηλεπικοινωνίες Δίκτυα Ο κόσμος της Ηλεκτρονικής Ιατρική Ενέργεια Βιομηχανία Διασκέδαση ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ Τι περιέχουν οι ηλεκτρονικές

Διαβάστε περισσότερα

ÏÅÖÅ. Α. 3. Στις οπτικοηλεκτρονικές διατάξεις δεν ανήκει: α. η δίοδος laser β. το τρανζίστορ γ. η φωτοδίοδος δ. η δίοδος φωτοεκποµπής LED Μονάδες 5

ÏÅÖÅ. Α. 3. Στις οπτικοηλεκτρονικές διατάξεις δεν ανήκει: α. η δίοδος laser β. το τρανζίστορ γ. η φωτοδίοδος δ. η δίοδος φωτοεκποµπής LED Μονάδες 5 Επαναληπτικά Θέµατα ΟΕΦΕ 007 Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑ ΟΜΑ Α Α Για τις παρακάτω προτάσεις Α. έως και Α.4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθµό της πρότασης και δίπλα σε κάθε αριθµό

Διαβάστε περισσότερα

«Αναθεώρηση των FET Transistor»

«Αναθεώρηση των FET Transistor» ΗΥ335: Προχωρημένη Ηλεκτρονική «Αναθεώρηση των FET Transistor» Φώτης Πλέσσας fplessas@inf.uth.gr ΤΗΜΜΥ Δομή FET Χαρακτηριστικά Λειτουργία Πόλωση Μοντέλα και υλοποιήσεις μικρού σήματος για FET ΤΗΜΜΥ - 2

Διαβάστε περισσότερα

ΕΝΕΡΓΟ CROSSOVER 3 ΔΡΟΜΩΝ

ΕΝΕΡΓΟ CROSSOVER 3 ΔΡΟΜΩΝ ΕΝΕΡΓΟ CROSSOVER 3 ΔΡΟΜΩΝ Μια απ' τις πρώτες ερωτήσεις που πρέπει ν' απαντήσει κανείς όταν αρχίσει ν' ασχολείται μ' ένα νέο σύστημα ηχείων είναι το είδος των φίλτρων κατανομής συχνοτήτων (crossover) που

Διαβάστε περισσότερα

ΤΕΙ - ΧΑΛΚΙ ΑΣ. παθητικά: προκαλούν την απώλεια ισχύος ενός. ενεργά: όταν τροφοδοτηθούν µε σήµα, αυξάνουν

ΤΕΙ - ΧΑΛΚΙ ΑΣ. παθητικά: προκαλούν την απώλεια ισχύος ενός. ενεργά: όταν τροφοδοτηθούν µε σήµα, αυξάνουν 1. Εισαγωγικά στοιχεία ηλεκτρονικών - Ι.Σ. ΧΑΛΚΙΑ ΗΣ διαφάνεια 1 1. ΘΕΜΕΛΙΩ ΕΙΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΚΑΙ ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗΣ Ηλεκτρικό στοιχείο: Κάθε στοιχείο που προσφέρει, αποθηκεύει και καταναλώνει

Διαβάστε περισσότερα

Βασικά Στοιχεία Αναλογικών Ηλεκτρονικών

Βασικά Στοιχεία Αναλογικών Ηλεκτρονικών Βασικά Στοιχεία Αναλογικών Ηλεκτρονικών Ηλεκτρονική ΗΥ231 Εισαγωγή στην Ηλεκτρονική Τµήµα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Η/Υ Σήµατα Ένα αυθαίρετο σήµα τάσης v s (t) 2 Φάσµα συχνοτήτων των σηµάτων

Διαβάστε περισσότερα

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΕΙΣΑΓΩΓΗ: Ο τελεστικός ενισχυτής είναι ένα προκατασκευασμένο κύκλωμα μικρών διαστάσεων που συμπεριφέρεται ως ενισχυτής τάσης, και έχει πολύ μεγάλο κέρδος, πολλές φορές της τάξης του 10 4 και 10 6. Ο τελεστικός

Διαβάστε περισσότερα

2 η ενότητα ΤΑ ΤΡΑΝΖΙΣΤΟΡ ΣΤΙΣ ΥΨΗΛΕΣ ΣΥΧΝΟΤΗΤΕΣ

2 η ενότητα ΤΑ ΤΡΑΝΖΙΣΤΟΡ ΣΤΙΣ ΥΨΗΛΕΣ ΣΥΧΝΟΤΗΤΕΣ ρ. Λάμπρος Μπισδούνης Καθηγητής 2 η ενότητα ΤΑ ΤΡΑΝΖΙΣΤΟΡ ΣΤΙΣ ΥΨΗΛΕΣ ΣΥΧΝΟΤΗΤΕΣ T.E.I. ΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑ ΑΣ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε. 1 Περιεχόμενα 2 ης ενότητας Στην δεύτερη ενότητα θα ασχοληθούμε

Διαβάστε περισσότερα

PWM (Pulse Width Modulation) Διαμόρφωση εύρους παλμών

PWM (Pulse Width Modulation) Διαμόρφωση εύρους παλμών PWM (Pulse Width Modulation) Διαμόρφωση εύρους παλμών Μία PWM κυματομορφή στην πραγματικότητα αποτελεί μία περιοδική κυματομορφή η οποία έχει δύο τμήματα. Το τμήμα ΟΝ στο οποίο η κυματομορφή έχει την μέγιστη

Διαβάστε περισσότερα

Εργαστήριο Αναλογικών Κυκλωμάτων VLSI Υπεύθυνος καθηγητής Πλέσσας Φώτιος

Εργαστήριο Αναλογικών Κυκλωμάτων VLSI Υπεύθυνος καθηγητής Πλέσσας Φώτιος Εργαστήριο Αναλογικών Κυκλωμάτων VLSI Υπεύθυνος καθηγητής Πλέσσας Φώτιος Αναφορά αποτελεσμάτων εργαστηριακών μετρήσεων και μετρήσεων προσομοίωσης κυκλωμάτων εργαστηρίου Ονόματα φοιτητών ομάδας Μουστάκα

Διαβάστε περισσότερα

Γενικά χαρακτηριστικά ανάδρασης

Γενικά χαρακτηριστικά ανάδρασης Ενισχυτικές Διατάξεις 1 Γενικά χαρακτηριστικά ανάδρασης Κάθε ηλεκτρονικό κύκλωµα, για το οποίο η δυναµική συµπεριφορά καθορίζεται από κάποιας µορφή σχέση µεταξύ εισόδου (διέγερση) και εξόδου (απόκριση),

Διαβάστε περισσότερα

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ ΜΑΘΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΚΑΙ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ ΜΑΘΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΚΑΙ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ ΜΑΘΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΚΑΙ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ Σκοπός : 1. Γνωριμία με το τρανζίστορ. Μελέτη πόλωσης του τρανζίστορ και ευθεία φορτίου. 2. Μελέτη τρανζίστορ σε λειτουργία

Διαβάστε περισσότερα

ΑΣΚΗΣΗ 7. Θερµοϊονικό φαινόµενο - ίοδος λυχνία

ΑΣΚΗΣΗ 7. Θερµοϊονικό φαινόµενο - ίοδος λυχνία ΑΣΚΗΣΗ 7 Θερµοϊονικό φαινόµενο - ίοδος λυχνία ΣΥΣΚΕΥΕΣ : Πηγή συνεχούς 0-50 Volts, πηγή 6V/2A, βολτόµετρο συνεχούς, αµπερόµετρο συνεχούς, βολτόµετρο, ροοστάτης. ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΕΙΣΑΓΩΓΗ Όταν η θερµοκρασία ενός

Διαβάστε περισσότερα

ΤΕΙ - ΧΑΛΚΙ ΑΣ 12. ΤΡΑΝΖΙΣΤΟΡ ΕΠΙ ΡΑΣΗΣ ΠΕ ΙΟΥ (FET) Tρανζίστορ στο οποίο το ρεύµα εξόδου ελέγχεται όχι από το ρεύµα αλλά από την τάση εισόδου.

ΤΕΙ - ΧΑΛΚΙ ΑΣ 12. ΤΡΑΝΖΙΣΤΟΡ ΕΠΙ ΡΑΣΗΣ ΠΕ ΙΟΥ (FET) Tρανζίστορ στο οποίο το ρεύµα εξόδου ελέγχεται όχι από το ρεύµα αλλά από την τάση εισόδου. 12. ΤΟ ΤΡΑΝΖΙΣΤΟΡ ΕΠΙ ΡΑΣΗΣ ΠΕ ΙΟΥ (FET)-Ι.Σ. ΧΑΛΚΙΑ ΗΣ ιαφάνεια 1 12. ΤΡΑΝΖΙΣΤΟΡ ΕΠΙ ΡΑΣΗΣ ΠΕ ΙΟΥ (FET) Tρανζίστορ στο οποίο το ρεύµα εξόδου ελέγχεται όχι από το ρεύµα αλλά από την τάση εισόδου. Αρχή

Διαβάστε περισσότερα

μετασχηματιστή. ΤΜΗΜΑ: ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΕ ΘΕΜΑ: Περιγράψτε τον τρόπο λειτουργίας ενός μονοφασικού

μετασχηματιστή. ΤΜΗΜΑ: ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΕ ΘΕΜΑ: Περιγράψτε τον τρόπο λειτουργίας ενός μονοφασικού ΤΜΗΜΑ: ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΕ ΘΕΜΑ: Περιγράψτε τον τρόπο λειτουργίας ενός μονοφασικού μετασχηματιστή. ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: κ. Δημήτριος Καλπακτσόγλου ΕΡΓΑΣΙΑ ΤΗΣ: Αικατερίνης-Χρυσοβαλάντης Γιουσμά Α.Ε.Μ:

Διαβάστε περισσότερα

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2. Ανάλυση Ηλεκτρικού Σήµατος

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2. Ανάλυση Ηλεκτρικού Σήµατος ΚΕΦΑΛΑΙΟ Ανάλυση Ηλεκτρικού Σήµατος. Εισαγωγή Τα σήµατα εξόδου από µετρητικές διατάξεις έχουν συνήθως τη µορφή ηλεκτρικών σηµάτων. Πριν από την καταγραφή ή περαιτέρω επεξεργασία, ένα σήµα υφίσταται µια

Διαβάστε περισσότερα

«Ενισχυτές με διπολικό transistor»

«Ενισχυτές με διπολικό transistor» ΗΥ335: Προχωρημένη Ηλεκτρονική «Ενισχυτές με διπολικό transistor» Φώτης Πλέσσας fplessas@inf.uth.gr ΤΗΜΜΥ Δομή Πόλωση Αρχές ενίσχυσης Μοντέλα και υλοποιήσεις μικρού σήματος για BJT ΤΗΜΜΥ 2 Σκοπός αυτής

Διαβάστε περισσότερα

4. ΕΝΙΣΧΥΤΕΣ ΙΣΧΥΟΣ (ΜΕ ΔΙΠΟΛΙΚΑ ΤΡΑΝΖΙΣΤΟΡ) 1

4. ΕΝΙΣΧΥΤΕΣ ΙΣΧΥΟΣ (ΜΕ ΔΙΠΟΛΙΚΑ ΤΡΑΝΖΙΣΤΟΡ) 1 4. ΕΝΙΣΧΥΤΕΣ ΙΣΧΥΟΣ (ΜΕ ΔΙΠΟΛΙΚΑ ΤΡΑΝΖΙΣΤΟΡ) 4.. Βασικές έννοιες 4... Γραμμές φορτίου (D και A) Για κάθε ενισχυτή, ορίζονται δύο () γραμμές (ευθείες) φορτίου, η D και η A. Από αυτές, η D γραμμή προκύπτει

Διαβάστε περισσότερα

7 ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΑΥΤΟΕΞΕΤΑΣΗΣ. 1) Ποιος είναι ο ρόλος του δέκτη στις επικοινωνίες.

7 ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΑΥΤΟΕΞΕΤΑΣΗΣ. 1) Ποιος είναι ο ρόλος του δέκτη στις επικοινωνίες. 7 ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΑΥΤΟΕΞΕΤΑΣΗΣ 1) Ποιος είναι ο ρόλος του δέκτη στις επικοινωνίες. Ρόλος του δέκτη είναι να ενισχύει επιλεκτικά και να επεξεργάζεται το ωφέλιμο φέρον σήμα που λαμβάνει και να αποδίδει

Διαβάστε περισσότερα

4. ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ ΜΕ ΑΜΕΣΗ ΣΥΖΕΥΞΗ

4. ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ ΜΕ ΑΜΕΣΗ ΣΥΖΕΥΞΗ ΤΕΙ ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ ΣΤΟΧΟΙ 4. ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ ΜΕ ΑΜΕΣΗ ΣΥΖΕΥΞΗ Ημερομηνία:.... /.... /...... Τμήμα:.... Ομάδα: η κατανόηση της αρχής λειτουργίας ενός ενισχυτή δύο βαθμίδων με άμεση σύζευξη η εύρεση της περιοχής

Διαβάστε περισσότερα

Εξάλειψη παραµόρφωσης περάσµατος τάξης Β

Εξάλειψη παραµόρφωσης περάσµατος τάξης Β Ενισχυτικές Διατάξεις 1 Εξάλειψη παραµόρφωσης περάσµατος τάξης Β Η παραµόρφωση περάσµατος µπορεί να ελαττωθεί αν χρησιµοποιηθεί ΤΕ στην είσοδο, µε απολαβή dc A 0. Η νεκρή ζώνη των ±0.7V µειώνεται στα ±0.7V/

Διαβάστε περισσότερα

Θα τρέξουµε την εξοµοίωση τύπου Transient για συνολικό χρόνο 200 ms. Αν σχεδιάσουµε αρχικά τις τάσεις πάνω στα πηνία L1 και L2, µπορούµε να διαπιστώσο

Θα τρέξουµε την εξοµοίωση τύπου Transient για συνολικό χρόνο 200 ms. Αν σχεδιάσουµε αρχικά τις τάσεις πάνω στα πηνία L1 και L2, µπορούµε να διαπιστώσο ΤΡΟΦΟ ΟΤΙΚΑ Εξοµάλυνση µε φίλτρο πυκνωτή Η τάση εξόδου ενός κυκλώµατος απλής ή πλήρους ανόρθωσης είναι µονής πολικότητας απέχει όµως πολύ από το να θεωρηθεί συνεχής. Για το λόγο αυτό, χρησιµοποιούµε έναν

Διαβάστε περισσότερα

ΤΕΛΙΚΗ ΕΞΕΤΑΣΗ ΕΞΑΜΗΝΟΥ

ΤΕΛΙΚΗ ΕΞΕΤΑΣΗ ΕΞΑΜΗΝΟΥ ΟΝΟΜΑΤΕΠΩΝΥΜΟ: AΡΙΘΜΟΣ ΜΗΤΡΩΟΥ: ΤΜΗΜΑ ΕΓΓΡΑΦΗΣ ΣΤΟ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ: ΤΕΛΙΚΗ ΕΞΕΤΑΣΗ ΕΞΑΜΗΝΟΥ ΕΠΙΛΕΓΕΤΕ ΜΙΑ ΜΟΝΟ ΑΠΑΝΤΗΣΗ ΣΕ ΚΑΘΕ ΕΡΩΤΗΣΗ, ΚΥΚΛΩΝΟΝΤΑΣ ΤΟ ΑΡΧΙΚΟ ΓΡΑΜΜΑ 1 (a) (b) (c) (d) Τα κυκλώματα των ταλαντωτών

Διαβάστε περισσότερα

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΟ Ι ΡΥΜΑ ΠΑΤΡΑΣ 06/02/2009 ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΟ Ι ΡΥΜΑ ΠΑΤΡΑΣ 06/02/2009 ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ ΘΕΜΑ ο (.5 μονάδες): Για τον ενισχυτή του παρακάτω σχήματος δίνονται: V 0V, V E 0.7 V, kω, 00 kω, kω, 0 kω, β h e 00, h e.5 kω. (α) Να προσδιορίσετε το σημείο λειτουργίας Q (I, V E ) του τρανζίστορ. (β)

Διαβάστε περισσότερα

Ιατρικά Ηλεκτρονικά. Χρήσιμοι Σύνδεσμοι. ΙΑΤΡΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ - ΔΙΑΛΕΞΗ 1η. Σημειώσεις μαθήματος: E mail:

Ιατρικά Ηλεκτρονικά. Χρήσιμοι Σύνδεσμοι. ΙΑΤΡΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ - ΔΙΑΛΕΞΗ 1η. Σημειώσεις μαθήματος: E mail: Ιατρικά Ηλεκτρονικά Δρ. Π. Ασβεστάς Τμήμα Μηχανικών Βιοϊατρικής Τεχνολογίας Τ.Ε Χρήσιμοι Σύνδεσμοι Σημειώσεις μαθήματος: http://medisp.bme.teiath.gr/eclass/courses/tio127/ E mail: pasv@teiath.gr 2 1 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ

Διαβάστε περισσότερα

Ενισχυτικές Διατάξεις 1. Πόλωση BJT

Ενισχυτικές Διατάξεις 1. Πόλωση BJT Ενισχυτικές Διατάξεις 1 Πόλωση BJT Η πόλωση τρανζίστορ όπως την έχετε γνωρίσει, υποφέρει από δύο βασικά μειονεκτήματα: Υπερβολική χρήση πηγών dc. Το γεγονός αυτό είναι ιδιαίτερα έντονο σε κυκλώματα πολυβάθμιων

Διαβάστε περισσότερα

Ενισχυτές με FET. Σπύρος Νικολαΐδης Καθηγητής Τομέας Ηλεκτρονικής & ΗΥ Τμήμα Φυσικής

Ενισχυτές με FET. Σπύρος Νικολαΐδης Καθηγητής Τομέας Ηλεκτρονικής & ΗΥ Τμήμα Φυσικής Ενισχυτές με FET Σπύρος Νικολαΐδης Καθηγητής Τομέας Ηλεκτρονικής & ΗΥ Τμήμα Φυσικής Ενισχυτές με FET Τα FET οδηγούνται με την τάση u GS ενώ τα BJT με το ρεύμα i B Μηχανισμός ενίσχυσης Για το FET η σχέση

Διαβάστε περισσότερα

Υπολογίστε τη Vout. Aπ: Άγει η κάτω δίοδος:

Υπολογίστε τη Vout. Aπ: Άγει η κάτω δίοδος: Παράδειγµα 8 Υπολογίστε τη Vout. Aπ: Άγει η κάτω δίοδος: 0,7 + 2200I 5V = 0 V D 4,3 I D = = 1, 95mA 2200 + 5 2200I D + Vout = 0 Vout=-0,7V Παράδειγµα 9 Το παρακάτω σχήµα παριστάνει κύκλωµα φόρτισης µιας

Διαβάστε περισσότερα

6. Τελεστικοί ενισχυτές

6. Τελεστικοί ενισχυτές 6. Τελεστικοί ενισχυτές 6. Εισαγωγή Ο τελεστικός ενισχυτής (OP AMP) είναι ένας ενισχυτής με μεγάλη απολαβή στον οποίο προσαρτάται ανάδραση, ώστε να ελέγχεται η λειτουργία του. Χρησιμοποιείται για την πραγματοποίηση

Διαβάστε περισσότερα

Συλλογή μεταφορά και έλεγχος Δεδομένων ΘΟΡΥΒΟΣ - ΓΕΙΩΣΕΙΣ

Συλλογή μεταφορά και έλεγχος Δεδομένων ΘΟΡΥΒΟΣ - ΓΕΙΩΣΕΙΣ Συλλογή μεταφορά και έλεγχος Δεδομένων ΘΟΡΥΒΟΣ - ΓΕΙΩΣΕΙΣ ΘΟΡΥΒΟΣ - ΓΕΙΩΣΕΙΣ Σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα δημιουργούνται ανεπιθύμητα ηλεκτρικά σήματα, που οφείλεται σε διάφορους παράγοντες, καθώς επίσης και

Διαβάστε περισσότερα

ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ (ΚΥΚΛΟΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ & ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ) 2010 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ (ΚΥΚΛΟΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ & ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ) 2010 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ (ΚΥΚΛΟΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ & ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ) 2010 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ ΟΜΑ Α ΠΡΩΤΗ A1. Για τις ηµιτελείς προτάσεις Α1.1 έως και Α1.4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθµό της πρότασης

Διαβάστε περισσότερα

ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ (ΚΥΚΛΟΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ & ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ) 2013 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ ΟΜΑ Α ΠΡΩΤΗ

ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ (ΚΥΚΛΟΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ & ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ) 2013 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ ΟΜΑ Α ΠΡΩΤΗ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ (ΚΥΚΛΟΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ & ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ) 013 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ ΟΜΑ Α ΠΡΩΤΗ A1. Για τις ηµιτελείς προτάσεις Α1.1 και Α1. να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθµό της πρότασης και δίπλα

Διαβάστε περισσότερα

Κεφάλαιο 3. Λογικές Πύλες

Κεφάλαιο 3. Λογικές Πύλες Κεφάλαιο 3 Λογικές Πύλες 3.1 Βασικές λογικές πύλες Τα ηλεκτρονικά κυκλώματα που εκτελούν τις βασικές πράξεις της Άλγεβρας Boole καλούνται λογικές πύλες.κάθε τέτοια πύλη δέχεται στην είσοδό της σήματα με

Διαβάστε περισσότερα

Πείραμα. Ο Διαφορικός Ενισχυτής. Εξοπλισμός. Διαδικασία

Πείραμα. Ο Διαφορικός Ενισχυτής. Εξοπλισμός. Διαδικασία Ο Διαφορικός Ενισχυτής Ο διαφορικός ενισχυτής είναι η βαθμίδα εισόδου άμεσης σύζευξης ενός τυπικού τελεστικού ενισχυτή. Η πιο κοινή μορφή ενός διαφορικού ενισχυτή είναι ένα κύκλωμα με είσοδο δύο άκρων

Διαβάστε περισσότερα

3. ίοδος-κυκλώµατα ιόδων - Ι.Σ. ΧΑΛΚΙΑ ΗΣ διαφάνεια 1. Kρυσταλλοδίοδος ή δίοδος επαφής. ίοδος: συνδυασµός ηµιαγωγών τύπου Ρ και Ν ΤΕΙ ΧΑΛΚΙ ΑΣ

3. ίοδος-κυκλώµατα ιόδων - Ι.Σ. ΧΑΛΚΙΑ ΗΣ διαφάνεια 1. Kρυσταλλοδίοδος ή δίοδος επαφής. ίοδος: συνδυασµός ηµιαγωγών τύπου Ρ και Ν ΤΕΙ ΧΑΛΚΙ ΑΣ 3. ίοδος-κυκλώµατα ιόδων - Ι.Σ. ΧΑΛΚΙΑ ΗΣ διαφάνεια 1 3. ΙΟ ΟΣ ΚΑΙ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΙΟ ΩΝ Kρυσταλλοδίοδος ή δίοδος επαφής ίοδος: συνδυασµός ηµιαγωγών τύπου Ρ και Ν 3. ίοδος-κυκλώµατα ιόδων - Ι.Σ. ΧΑΛΚΙΑ ΗΣ διαφάνεια

Διαβάστε περισσότερα