POJAČAVAČI VELIKIH SIGNALA (drugi deo)

Transcript

1 OJAČAAČI ELIKIH SIGNALA (drugi deo) Obrtači faze 0. decembar 0. ojačavači velikih signala 0. decembar 0. ojačavači velikih signala Obrtači faze Diferencijalni pojačavač sa nesimetričnim ulazom. Rc Rb Rb Rc Cs Obrtači faze od uslovom da je kolo simetrično i da je R E >>h E važi: Rc Rb Rb Rc Cs Cs T Cs T + - Rb Rb Re CC Cs T Cs T + - Rb Rb Re CC h R h A E C R ' A + E C hh hh E E - Tačna analiza daje h R ( h h /R ) A E C + E + E E he( + he + he /( RE )) Napon Struja 0. decembar 0. ojačavači velikih signala 3 h R ( h ) ' A E C + + E h E ( + h E + h E /( R E )) 0. decembar 0. ojačavači velikih signala 4

2 Obrtači faze Osnovni pojačavač kao obrtač faze Napon Struja Rb Rc Cs Cs T Cs CC - Rb Re Za R C R E ' 0. decembar 0. ojačavači velikih signala 5 + Obrtači faze rimer primene obrtača faze kao zamena za ulazni transformator: oložaj radne tačke (klasa A B ili C) podešava se padom napona a na aotporniku R (izborom o vrednosti R ) ). Nedostatak: a) primena transformatora na izlazu b) temperaturski nestabilno 0. decembar 0. ojačavači velikih signala 6 Simetrična sprega sa komplementarnim parom Komplementarni tranzistori? N i NN identične karakteristike Nema izlaznog trafoa!!! Simetrična sprega sa komplementarnim parom 0. decembar 0. ojačavači velikih signala 7 0. decembar 0. ojačavači velikih signala 8

3 Simetrična sprega sa komplementarnim parom Komplementarni tranzistori DC signal Simetrična sprega sa komplementarnim parom Komplementarni tranzistori DC struja kroz potrošač I 0 Baze razdvojene za DC DC struja kroz potrošač I 0 0. decembar 0. ojačavači velikih signala 9 0. decembar 0. ojačavači velikih signala 0 Simetrična sprega sa komplementarnim parom Komplementarni tranzistori AC signal Simetrična sprega sa komplementarnim parom Komplementarni tranzistori identičnih karakteristika Napon Struja 0. decembar 0. ojačavači velikih signala 0. decembar 0. ojačavači velikih signala

4 Simetrična sprega sa komplementarnim parom Simetrična sprega sa komplementarnim parom Gde vezati masu potrošača? Masa u čvoru ojačavači sa zajedničkim emitorom 0. decembar 0. ojačavači velikih signala 3 0. decembar 0. ojačavači velikih signala 4 Simetrična sprega sa komplementarnim parom Masa u čvoru konfiguracija sa zajedničkim emitorom Simetrična sprega sa komplementarnim parom Masa u čvoru konfiguracija sa zajedničkim emitorom eliko pojačanje Ni jedan kraj baterije nije vezan za masu!!! Moguća neutralizacija negativne povratne sprege Negativna povratna sprega preko R B (smanjuje pojačanje) 0. decembar 0. ojačavači velikih signala 5 0. decembar 0. ojačavači velikih signala 6

5 Simetrična sprega sa komplementarnim parom Masa u čvoru Konfiguracija sa zajedničkim kolektorom 0. decembar 0. ojačavači velikih signala 7 Simetrična sprega sa komplementarnim parom Masa u čvoru Konfiguracija sa zajedničkim kolektorom otreban je veći ulazni signal jer je pojačanje manje Izlazna otpornost je manja eliki biti ve vač) može ojačav signal pretpo lazni s (p Ul 0. decembar 0. ojačavači velikih signala 8 OJAČAAČI ELIKIH SIGNALA klasa B oložaj RT na prenosnoj karakteristici tranzistora B ojačavači snage u klasi B 0. decembar 0. ojačavači velikih signala 9 0. decembar 0. ojačavači velikih signala 0

6 ojačavači snage u klasi B Simetrična sprega u klasi B Radna tačka aktivnog elementa nalazi se u tački gde prestaje da teče izlazna struja granica zakočenja. rimenom simetrične sprege ovaj nedostatak se uklanja. rimenom samo jednog aktivnog elementa dolazi do velikih izobličenja izlaznih signala. Izlazni signal čini povorka pozitivnih ili negativnih implusa sinusoidnog oblika 0. decembar 0. ojačavači velikih signala 0. decembar 0. ojačavači velikih signala Simetrična sprega u klasi B Razlika u odnosu na simetričnu ič spregu u klasi A odnosi se na polarizaciju ij ulaznih priključka. Radna tačka nalazi se na granici praga provođenja aktivnih elemenata. U odsustvu signala oba aktivna elementa su zakočena. č Jedan aktivni element počinje da vodi čim signal postane veći od 0, a drugi čim signal bude manji od decembar 0. ojačavači velikih signala 3 Simetrična sprega sa komplementarnim parom u klasi B 0. decembar 0. ojačavači velikih signala 4

7 Kada je signal pozitivan, vodi tranzistor Q N (NN tipa) i njegova izlazna struja teče preko otpornika R p. Tranzistor Q (N tipa) je zakočen. Kada je signal negativan vodi tranzistor Q i obezeđuje struju kroz potrošač dok je tranzistor Q N je zakočen. R R 0. decembar 0. ojačavači velikih signala 5 0. decembar 0. ojačavači velikih signala 6 ojačavač radi u klasi B. Ako je pobuda sinusoidalna, Q N vodi u pozitivnoj a Q u negativnoj poluperiodi. Napon na R p prati oblik ulaznog napona (idealizovano) R 0. decembar 0. ojačavači velikih signala 7 0. decembar 0. ojačavači velikih signala 8

8 S obzirom da se radi o pojačavaču u konfiguraciji sa zajedničkim kolektorom, naponsko pojačanje je manje od. ažno je da se uoči da je pojačana snaga jer je struja na ulazu struja baze, a na izlazu je kolektorska struja (β puta veća), tako da je snaga na izlazu veća (β puta veća). napon napon renosna karakteristika N zakočen N aktivan NN u zasićenju NN aktivan NN zakočen struja 0. decembar 0. ojačavači velikih signala 9 R struja N u zasićenju 0. decembar 0. ojačavači velikih signala 30 U svakoj poluperiodi vodi samo jedan tranzistor, tako da se ukupna otpornost preslikava u kolo svakog aktivnog elementa. Ukupna KORISNA snaga koju predaje svaki aktivni element odnosi se na jednu poluperiodu i iznosi k (/)* [(/)(I m m )] /4*I m *[ 0 min ], maksimalna na R p : /4*I m *[ CC CEsat ] Maksimalna korisna snaga koju daju oba aktivna elemnta je k * k /*I m [ CC CEsat ] 0. decembar 0. ojačavači velikih signala 3 Snaga svakog od izvora za napajanje (± CC ) koja se predaje jednom aktivnom elamentu je CC * I 0 (I 0 jednosmerna komponenta impulsne struje) T I0 i0( t) dt T 0 i 0(t) T / T 0 I + 0 ICm max sinωt dt 0 dt T 0 T / I π π Cm max I ω ( ω ) max 0 sin Cm T I t d t sinωt d( ωt) T ω 0 T π 0 ICm max π I ( ω ) max ( ( π ) ( )) max 0 cos Cm I I t (cos cos 0 Cm ππ 0 ππ π 0. decembar 0. ojačavači velikih signala 3

9 Odakle sledi da se po jednom aktivnom elementu troši (/π)* CC*I Cmmax Stepen iskorisćenja i ć simetrične ič sprege po jednom aktivnom elementu jednak je stepenu iskorišćenja išć celog pojačavača č č η k / k / π/4 *( CC CEsat )/ CC Ukupna maksimalna snaga koju daju baterije iznosi (/π) * CC * I mmax η 0.785*(- CEsat / CC ) Stepen iskorišćenja pojačavača snage u klasi B u idealnom slučaju ( CEsat 0) je η 78.5%. 0. decembar 0. ojačavači velikih signala decembar 0. ojačavači velikih signala 34 Disipirana snaga na jednom aktivnom elementu je d k 0 I m /π -/4* m I m d 0 I m /π-(/4)ri m Maksimalna vrednost disipacije je za 0 CC I m (/π) ( CC /R) dmax (/π )( CC / R) oređenjem sa korisnom snagom (π k /4) dmax ~5.5 dmax 0. decembar 0. ojačavači velikih signala 35 Simetrična sprega u klasi B Korisna snaga aktivnog elementa pojačavača sa simetričnom spregom u klasi B veća je5puta,5 od disipirane (nekorisne) snage 0. decembar 0. ojačavači velikih signala 36

10 Simetrična sprega u klasi B rimer Ako se želi pojačavač kod koga je izlazna snaga na potrosaču 0W, svaki element treba da da po 0W. U klasi B će se na svakom elementu disipirati po 4W, a u klasi A po 0W. U odsustvu signala na aktivnim elementima u pojačavaču klase B neće se disipirati snaga, a u pojačavaču klase A disipiraće se čitavih 0W. Komponente koje se ugrađuju u pojačavač klase B, mogu da imaju dva i po puta manju snagu disipacije od onih koje se koriste u klasi A, a da pojačavač obezbeđuje istu korisnu snagu potrošaču. oređenje karakteristika pojačavača snage klase A i B ojačavač u klasi B daje veću korisnu snagu (78,5% : 50%) Disipacija na aktivnim elementima pojačavača u klasi B,,5 puta je manja od disipacije u klasi A ojačavač u klasi B ima veća izobličenja od pojačavača u klasi A Jednosmerna komponenta aktivnog elementa nije konstantna i može da ugrozi ostali deo kola 0. decembar 0. ojačavači velikih signala decembar 0. ojačavači velikih signala 38 eća korisna snaga zahteva veću dinamiku signala koja se postiže povećanjem napona napajanja u pretpojačavačima napona koristi se manji napon napajanja. ad napona DC AC smetnje raktično pojačavač radi u klasi C jer tranzistori počinju davodetek kada je napon između bazei emitora > 0,5. Izvođenjne napajanja kod kola koja sadže pojačavače snage u izlaznom stepenu 0. decembar 0. ojačavači velikih signala decembar 0. ojačavači velikih signala 40

11 ezivanjem dve direktno polarisane diode između baza NN i N tranzistora obezbeđuje se razlika od oko, koja je neophodna da bi se RT tranzistora pomerila na granicu provodnog režima. Kako diode utiču na temperatursku stabilnost? Diode obezbeđuju bolju temperatursku stabilnost. Asimetrično napajanje!!! + - i c (t) 0. decembar 0. ojačavači velikih signala 4 0. decembar 0. ojačavači velikih signala 4 ažno je obezbediti dovoljnu struju kroz diode, tako da one ostanu direktno polarisane i pri najvećim strujama baze u i I D J Dm max R I R I 0 I CC D u D D D D D D ul i CC ( CC / 0.7) / R / Dodatak Analiza za naizmenične signale - vodi jedan tranzistor J Dm max J Bmmax + ummax / R um max R ph E J Bm max 0. decembar 0. ojačavači velikih signala decembar 0. ojačavači velikih signala 44

12 Dodatak Analiza za naizmenične signale - vodi jedan tranzistor Dodatak ojačanje J Dm max J Bmmax + immax / R im max R p h E J Bm max Strujno A s J J i u R R p R h E R p CC / 0, 7 im max immax Naponsko A i ul 0. decembar 0. ojačavači velikih signala decembar 0. ojačavači velikih signala 46 Snaga Baterije 0 CC I 0 T I0 JCm max sinωt dt T 0 J T / Cm maxt I0 sinωt d( ωt) πt 0 JCm max π J I ( ω ) max 0 cos t Cm π 0 π CC J 0 Cm max /π + - i CC (t) Snaga Korisna, na potrošaču k im maxj Cm max CC J Cm max k 4 CC J Cm max decembar 0. ojačavači velikih signala decembar 0. ojačavači velikih signala 48

13 Stepen iskorišćenja u idealnom slučaju J i max C max k η max π J 0 CC C max J η CC C max max π CC JC max I 0 π ηmax 00 78, 5 % η < 78,5% 0. decembar 0. ojačavači velikih signala 49 Maksimalna moguća struja kroz R p J Cmmax ( CC / ) / Rp R Maksimalni mogući napon na R p CC immax J R cmmax Maksimalna korisna snaga na potrošaču k max p CC im maxjcm max p CC R CC p CC 8R 0. decembar 0. ojačavači velikih signala 50 p Maksimalna snaga disipirana na tranzistoru Izobličenja d 0 k max CC J π Cm max J Cm max R p Od interesa je da se odredi pri kojoj struji J cmmax se disipira i i najveća ć snaga d 0, J CC Cm max J πr Cm max d max d J cm max CC /(π( p ) p CC π Rp Uočljivo je da u delu malih struja izlazna struja odstupa od sinusoide. 0. decembar 0. ojačavači velikih signala 5 0. decembar 0. ojačavači velikih signala 5

14 ojačavači snage u klasi B karakteriše veći stepen iskorišćenja većaizobličenja od opjačavačauklasi č č A Domaći.: : OJAČAAČI ELIKIH SIGNALA Odrediti vrednost CC pojačavača sa slike, koji radi u klasi B, tako da bude za 5 veći od maksimalnog napona na potrošaču od8ω, kada se na njemu ostvaruje korisna snaga od 0W. Odrediti maksimalnu struju svakog tranzistora, ukupnu snagu izvora napajanja, stepen korisnog dejstva i maksimalnu u disipiranu snagu na svakom Rp tranzistoru. [ CC >.9, I pmax.5a, [ CC pmax CC 3.8W, η6%, dn dp 6.7W] 0. decembar 0. ojačavači velikih signala decembar 0. ojačavači velikih signala 54 Domaći.: OJAČAAČI ELIKIH SIGNALA Za pojačavač sa slike koji radi u klasi B poznato je: CC 6, R p 4Ω i β N ββ 50. Izmerena je maksimalna vrednost izlaznog napona pmax 4.5. Odrediti: a) Snagu na potrošaču b) Snagu svakog izvora c) Stepen iskorišćenja d) Maksimalnu ulaznu struju e) Snagu disipacije svakog tranzistora. [ k.53w, CC+ CC-.5W, A, η59%,, I um.ma, 3. decembar dn dp 0.9W] 0. ojačavači velikih signala 55 u Rp ojačavači snage u klasi AB 0. decembar 0. ojačavači velikih signala 56

15 OJAČAAČI ELIKIH SIGNALA klasa AB OJAČAAČI ELIKIH SIGNALA klasa AB oložaj RT na prenosnoj karakteristici tranzistora Simetrična sprega I Cn I C I C AB BE BE t BEp AB BE - BE AB BEn I Cp 0. decembar 0. ojačavači velikih signala 57 t 0. decembar 0. ojačavači velikih signala 58 Simetrična sprega sa komplementarnim parom u klasi AB renosna karakteristika ekvivalentnog elementa u klasi AB kompromis između klasa A i B Simetrična sprega sa komplementarnim parom u klasi AB i C i i C Lenja struja AB v BE t v BE 0. decembar 0. ojačavači velikih signala decembar 0. ojačavači velikih signala 60 t

16 Simetrična sprega sa komplementarnim parom u klasi AB ojačavač u klasi AB karakteriše manja korisna snaga manji stepen iskorišćenja manja izobličenja nego pojačavač uklasib. Simetrična sprega sa komplementarnim parom u klasi AB Korisna snaga u klasi AB manja je nego u klasi B jer je redukovano dinamičko područje promene ulaznog, a time i izlaznog signala. Stepen iskorišćenja u klasi AB manji je nego u klasi B, jer teče jednosmerna struja i u odsustvu ulaznog signala, tako da uvek postoji disipacija na tranzistoru. Široka primena u audio pojačavačima. 0. decembar 0. ojačavači velikih signala 6 0. decembar 0. ojačavači velikih signala 6 ojačavači snage u klasi AB Realizacija pojačavača snage u klasi AB> obezbediti napon na bazama koji je nešto veći od praga provođenja tranzistora. ojačavači snage u klasi AB Realizacija pojačavača snage u klasi AB> obezbediti napon na bazama koji je nešto veći od praga provođenja tranzistora. 0. decembar 0. ojačavači velikih signala decembar 0. ojačavači velikih signala 64

17 ojačavači snage u klasi AB renosna karakteristika ne prolazi kroz nulu, iako su tranzistori identičnih karakteristika, kada je u 0, iz 0. ojačavači snage u klasi AB Zato se pobuđuje preko pojačavača za zajedničkim kolektorom, a pad napona između CE obezbeđuje ovu jednosmernu komponentu. Da bi se ovo otklonilo potrebno je da da ulazni napon ima i jednosmernu e komponentu u BE. 0. decembar 0. ojačavači velikih signala 65 CE5 BE 0. decembar 0. ojačavači velikih signala 66 Domaći.3: OJAČAAČI ELIKIH SIGNALA Za pojačavač sa slike koji radi u klasi AB poznato je: CC 5, R p 00Ω ; tranzistori su upareni sa s Ι 0.pA 0pAiβ β50, dok za diode važi da je I sd I s /3. Odrediti: a) Struju I tako da kroz diode u najnepovoljnijem j j slučaju protiče struja od ma; b) Lenju struju; R p c) Disipaciju svakog tranzistora i jednosmerni napon BB u odsustvu ulaznog signala. [I3mA, I C 9mA, d 70mW, BB.6] 3. decembar 0. ojačavači velikih signala 67 u I ojačavači snage u klasi AB Ako se (greškom) potrošač veže za masu (kratak spoj), struja kroz tranzistore postaje suviše velika. 0. decembar 0. ojačavači velikih signala 68

18 ojačavači snage u klasi AB Zato se uvodi kolo za zaštitu od kratkog spoja (važi za sve klase pojačavača) ojačavači snage Zato se uvodi kolo za zaštitu od kratkog spoja (važi za sve klase pojačavača) I C I C R E < γ3 I C I C R E > γ3 I C R E < γ4 I C 0. decembar 0. ojačavači velikih signala decembar 0. ojačavači velikih signala 70 ojačavači snage Kvazikomplementarna sprega: Oba tranzistora snage T i T su NN tipa, namenjeni su pojačanju snage i identičnih su karakteristika. Tranzistor T 3 koji je N tipa je lakše proizvesti jer nije tranzistor snage. 0. decembar 0. ojačavači velikih signala 7 CMOS pojačavači snage Klasa AB ili B u CMOS integrisanim kolima. T it komplementarni par. T 5 i T 6 za polarizaciju gejtova izlaznog stepena. ad napona na paru T 5 -T 6 zavisi od struje koja protiče kroz njih kontrolisana sa r. Tranzistor T 3 je pobudni, pojačavački, tranzistor. Tranzistor T 4 je dinamičko ičk opterećenje ć za R decembar 0. ojačavači velikih signala 7

19 Simetrična sprega sa MOS tranzistorima snage Za velike snage najčešće se koriste N-kanalni izlazni tranzistori. Komponente pojačavača snage ošto su oba MOSFET-a istog tipa, pobuđuju se preko faznog obrtača. Naponi u imaju i DC komponentu koja služi za polarizaciju gejtova. Slika 6. Integrisani pojačavač snage LM decembar 0. ojačavači velikih signala 73 Slika 7. Tranzistor snage N decembar 0. ojačavači velikih signala 74 LM380. rimer pojačavača snage u integrisanoj tehnici rimer pojačavača snage u integrisanoj tehnici 0. decembar 0. ojačavači velikih signala decembar 0. ojačavači velikih signala 76

20 rimer pojačavača snage u integrisanoj tehnici LM380. Svaki ulazni priključak direktno spregnut za prethodni stepen, jednosmerno izolovan ili uzemljen. Izlazno kolo je zaštićeno i temperaturski i od kratkog spoja. rimer pojačavača snage u integrisanoj tehnici Ulazni stepen od N tranzistora u sprezi sa zajedničkim emitorom - velika ulazna impedansa pojačavača - direktna sprega. 0. decembar 0. ojačavači velikih signala decembar 0. ojačavači velikih signala 78 rimer pojačavača snage u integrisanoj tehnici Drugi stepen, stepen sa zajedničkim emitorom T. Opterećen strujnim izvorom. Izlazni stepen je kvazikomplementarni par koji se sastoji od tranzistora T 7, T 8 it 9. ojačavači snage u klasi C 0. decembar 0. ojačavači velikih signala decembar 0. ojačavači velikih signala 80

21 I Cmax Da se podsetimo ojačavači snage u klasi C Cs Rg Cs C L C L T Rp I Cmax g C Rb BB CC C L C L, zaptivno kolo Z Z na ωω rez 0. decembar 0. ojačavači velikih signala 8 0. decembar 0. ojačavači velikih signala 8 ojačavači snage u klasi C ojačavači snage u klasi C Za u > p počinje da teče č struja drejna i + - Za u > γ počinje da teče struja gejta i i i 0. decembar 0. ojačavači velikih signala decembar 0. ojačavači velikih signala 84

22 ojačavači snage u klasi C Trenutna vrednost snage na tranzistoru p i v d Srednja snaga na tranzistoru π α i d v d(ω t ) i v d(ω t) π π 0 Snaga izvora za napajanje π α DD DDd(ωt) DD d(ωt) i π π i 0 α Korisna snaga na potrošaču k DD d J pmpm R α pm p Stepen iskorišćenja k η d DD DD ojačavači snage u klasi C Srednja snaga na tranzistoru d α d(ωt) π i ( t) v ( t) α Za male uglove α, srednja snaga na tranzistoru d α α min α α i min d(ωt) π π i d(ωt) 0. decembar 0. ojačavači velikih signala decembar 0. ojačavači velikih signala 86 ojačavači snage u klasi C ojačavači snage u klasi C Stepen iskorišćenja η π α i d(ωt) min d α min 00% α DD DD DD i d(ωt) π α Stepen iskorišćenja 00% Realno, stepen iskorišćenja je manji (oko 80%). Kako može da se poveća? Šta je to što je omogućilo ovoliki stepen iskorišćenja? 0. decembar 0. ojačavači velikih signala decembar 0. ojačavači velikih signala 88

23 ojačavači snage u klasi D, E, F Osnovni gubitak snage na aktivnom elementu koji radi u klasi C ispoljava se dok kroz njega protiče značajna struja, a na njegovim krajevima postoji dovoljno veliki napon DS ( CE ). To je stanje koje postoji dokle god komponenta (BJT ili MOSFET) radi u aktivnom režimu. rekidački pojačavači (nisu linearni) ojačavači snage u klasi D, E, F (S, I, T) 0. decembar 0. ojačavači velikih signala decembar 0. ojačavači velikih signala 90 ojačavači snage u klasi D, E, F ojačavači snage u klasi D, E, F Kako da se smanje gubici na aktivnom elementu? -radom u prekidačkom režimu v i ωt Komponenta (MOSFET / BJT) radi kao prekidač: Otvoren zakočenje: DS CC, I D 0 Zatvoren zasićenje: DS 0, 0I D velika Ovo podrazumeva da se pojačavač pobuđuje pravougaonim impulsima. ωt 0. decembar 0. ojačavači velikih signala 9 0. decembar 0. ojačavači velikih signala 9

24 ojačavači snage u klasi D, E, F ojačavači snage u klasi D, E, F Talasni oblici struje I D. obuđuje se WM signalom (ulse Width Modulation). Zasićenje Zasićenje Izgubljena ulazna snaga MOSFET klasa C Izgubljena ulazna snaga MOSFET klasa D Ima F i NF komponentu. 0. decembar 0. ojačavači velikih signala decembar 0. ojačavači velikih signala 94 ojačavači snage u klasi D, E, F ojačavači snage u klasi D Kako regenerisati NF izlazni signal iz: Filtriranjem izlaznog signala? rema načinu izdvajanja NF signala razlikuju se klasa D -klasa E -klasa F Filtriranje izlaznog signala klasa D 0. decembar 0. ojačavači velikih signala decembar 0. ojačavači velikih signala 96

25 ojačavači snage u klasi D ojačavači snage u klasi D Talasni oblici signala na ulazu i izlazu Alternativna simetrična konfiguracija potpuni most Izlaz iz komparatora na logičkoj kada je signal veći od trougaonog ojačavač uklasid 0. decembar 0. ojačavači velikih signala decembar 0. ojačavači velikih signala 98 ojačavači snage u klasi D ojačavači snage u klasi D ojačavač snage klase D 400W. ojačavač snage klase E Aktivni element radi kao prekidač. - NF filtar zamenjen rezonantnim kolima koja su podešena na osnovnu frekvenciju. - Filtar sastavni deo pojačavača č č jer je izlazna kapacitivnost aktivnog elementa sastavni deo zaptivnog rezonantnog kola (paralelnog). 0. decembar 0. ojačavači velikih signala decembar 0. ojačavači velikih signala 00

26 ojačavači snage u klasi E ojačavači snage u klasi E ojačavač snage klase E ojačavač snage klase E L-C DS+C paralelno osc. kolo L-C NF filter L-C DS+C paralelno osc. kolo L-C redno osc. kolo 0. decembar 0. ojačavači velikih signala 0 0. decembar 0. ojačavači velikih signala 0 ojačavač č č snage klase F ojačavači snage u klasi F rekidački pojačavači snage Ostali prekidački pojačavači snage: U osnovi su pojačavači klase D - Klasa S, namenjeni za F. -Umesto NF, koristi filtar propusnik p opsega (Band ass BF) -500MHz za W-CDMA L+L-C redno osc. kolo f o L-C paralelno osc. kolo 3f o L3-C3 paralelno osc. kolo f o (R p 50Ω) 0. decembar 0. ojačavači velikih signala decembar 0. ojačavači velikih signala 04

27 rekidački pojačavači snage U osnovi su pojačavači klase D -Nazivi se slvode na trgovačke marke -Klasa I -(Interlived preplitanje u vremenu prekidanja) - Klasa T rekidački pojačavači snage U osnovi su pojačavači klase D -Klasa I -(Interlived preplitanje u vremenu prekidanja) 0. decembar 0. ojačavači velikih signala decembar 0. ojačavači velikih signala 06 rekidački pojačavači snage U osnovi su pojačavači klase D -Klase T integrisani Tripath Technology t h t t /d t h t/t th/ t df 0. decembar 0. ojačavači velikih signala 07 ojačavači snage u klasi G i H ojačavači snage klase G i H Koristi više izvora za napajanje, pri malim signalima 35, pri velikim 70 rimena: ADSL izlazni stepen class-g.htm Klasa G nezavisni izvori Klasa H bootstrep kondenzator (prelazak na viši napon u ograničenom trajanju, dok se kondenzator ne isprazni) 0. decembar 0. ojačavači velikih signala 08

28 ojačavači snage u klasi G i H ojačavači snage u klasi G ojačavač snage klase G i H ojačavač snage klase G i H 0. decembar 0. ojačavači velikih signala decembar 0. ojačavači velikih signala 0 Sledeće nedelje Usmerači i stabilizatori napona 0. decembar 0. ojačavači velikih signala Šta smo naučili? U čemu se ogleda osnovna razlika između pojačavača malih i velikih signala? Skicirati talasni oblik napona na izlazu pojačavača snage u klasi AB (sa komplementarnim tranzistorima) koji je pobuđen idealnim sinusnim naponom (prikazati DC i AC komponentu)? Skicirati talasni oblik napona na izlazu pojačavača snage u klasi B (sa komplementarnim tranzistorima) koji je pobuđen idealnim sinusnim naponom (prikazati DC i AC komponentu)? Skicirati talasni oblik struje tranzistora i napona na potrošaču pojačavača snage koji radi u klasi C, a pobuđen je idealnim sinusnim naponom (prikazati DC i AC komponentu)? 0. decembar 0. ojačavači sa povratnom spregom

29 Ispitna pitanja. Obrtači faze.. ojačavač snage u klasi "B" (stepen iskorišcenja i maksimalna snaga disipacije). 3. Izvodenje napajanja kod višestepenih pojačavača koji sadrže i stepen pojačanja j snage. 4. Simetrična sprega sa komplementarnom simetrijom u klasi "B". 5. Simetrična sprega sa komplementarnom simetrijom u klasi "AB". 6. Zaštita izlaznog tranzistora (u pojačavaču snage) od kratkog spoja. 7. ojačavač snage u klasi B/AB sa komplementarnim darlingtonovim parom. 8. Električna šema, talasni oblici i približni stepen iskorišcenja kod pojačavača snage u klasi "C". 9. rincip rada prekidačkih tranzistora snage (klasa D) OJAČAAČI ELIKIH SIGNALA Rešenje 0.: Bipolarni tranzistor karakteriše snaga disipacije od d0max W, pri T O0 5 o C i maksimalna temperatura spoja T Smax 50 o C. Odrediti termičku otpornost tranzistora i maksimalnu snagu koju tranzistor može da disipira pri temperaturi okoline T O 50 o C. T T R S max o th d max o o T max 50 5 o S T R o th 6,5 /W d max W T max max 50 S T o d,6w R th decembar 0. ojačavači sa povratnom spregom 3 3. decembar 0. ojačavači velikih signala 4 OJAČAAČI ELIKIH SIGNALA Rešenje 0.: U kolu sa slike poznato je CC 5, tranzistore karakteriše CEsat 0,, BE 0,7 i β>>. Odrediti vrednost otpornika R koja obezbeđuje dovoljnu struju I, da bi se na otporniku R p dobio maksimalni dinamički opseg signala. Odrediti dinamički opseg izlaznog signala, kao i minimalnu i maksimalnu vrednost emitorske struje. OJAČAAČI ELIKIH SIGNALA Rešenje 0.: U kolu sa slike poznato je CC 5, tranzistore karakteriše CEsat 0,, BE 0,7 i β>>. Odrediti vrednost otpornika R koja obezbeđuje dovoljnu struju I, da bi se na otporniku R p dobio maksimalni dinamički opseg signala. Odrediti dinamički opseg izlaznog signala, kao i minimalnu i maksimalnu vrednost emitorske struje. Maksimalni napon na potrošaču definisan je ulaskom tranzistora Q u zasićenje: pmax CC - CEsat 4.8 Minimalni napon na potrošaču je napon pri kome je Q u zasićenju: pmin - CC + CEsat u R p Minimalna emitorska struja važi za slučaj da kompletna struja tečekrozpotrošač,toznačii to znači Emin 0mA. ri maksimalnoj emitorskoj struji, napon na R p ne sme da premaši maksimalni napon na potrošaču pri kome je Q na granici zasićenja. u R p Da bi se to postiglo, treba obezbediti da pri minimalnom izlaznom naponu celokupna struja I teče kroz R p p max 4.8 I CC CEsat E max + I + I + 4.8mA 9.6mA R p CC + CEsat I 4.8mA; R CC D 0.97kΩ R 0 3 p I 4.8mA 3. decembar 0. ojačavači velikih signala 5 3. decembar 0. ojačavači velikih signala 6

30 Rešenje 0.3: OJAČAAČI ELIKIH SIGNALA U kolu sa slike poznato je CC 0, I00mA i R p 00Ω, usvojiti CEsat 0 i α. Odrediti disipaciju snage na svakom od tranzistora kada je u 0. Odrediti disipaciju snage na svakom od tranzistora, snagu na potrošaču i stepen iskorišćenja, ukoliko je pojačavač pobuđen prostoperiodičnim signalom najveće u moguće amplitude. [W, W, 0,5W, W, 0,5W, 5%] Ako je u 0, na oba tranzistora je CE CC 0, a kroz njih protiče struja I C I C I00mA, pa je d d 0 0mAW. Ako je u 0, na oba tranzistora je CE CC 0, a kroz njih protiče struja I C I C I00mA, pa je d d 0 0mAW. Najveća moguća amplituda ulaznog signala je um CC 0 CEm. Tada je d (/) CEm I0.5W. Istovremeno, na Q napon CE menja se u opsegu od 0 do CC, tako da je d (/) CEm IW. 3. decembar 0. ojačavači velikih signala 7 R p Rešenje 0.3: OJAČAAČI ELIKIH SIGNALA Napon na potrošaču je prostoperiodičan sa pm CC 0, tako da je korisna snaga: pm ( ) peff pff ( ) CC k 0.5W Rp Rp Rp Konačno, č stepen iskorišćenja išć je ( ) 0.5W η k 00 CC CC Rp 00 CC I 00 5% W 3. decembar 0. ojačavači velikih signala 8 u R p Simetrična sprega u klasi B Dodatak Struktura kola simetričnog pojačavača u klasi B: Simetrična sprega u klasi B Dodatak Struktura kola simetričnog pojačavača u klasi B sa uopštenim aktivnim elementom (BJT ili FET): Svaki aktivni element provodi struju u jednoj poluperiodi. Tako da struje kroz potrosač sadrži kompletan talasni oblik. 0. decembar 0. ojačavači velikih signala 9 0. decembar 0. ojačavači velikih signala 0

31 Dodatak Simetrična sprega u klasi B Simetrična sprega u klasi B Dodatak x u je ulazni signal Izazna struja i napon označeni su sa i, odnosno v Simetrična sprega pojačavača u klasi B može da se analizira pomoću jednog aktivnog elementa (u svakoj poluperiodi vodi samo jedan element). 0. decembar 0. ojačavači velikih signala 0. decembar 0. ojačavači velikih signala Simetrična sprega u klasi B Dodatak ri pojavi pozitivne poluperiode radna tačka se kreće po radnoj pravoj čiji je nagib -/R gde je Rn R p m 0 - min 0. decembar 0. ojačavači velikih signala 3