Vanr. prof. dr Abdulah Akšamović, dip.ing.el.

Transcript

1 ANALOGNA ELEKTONKA Trć prdavanj Vanr. prof. dr Abdulah Akšamović, dip.ing.l. 1

2 adna tačka i radna prava tranzistora u pojačavaču u spoju ZE E 1 C g C p g

3 stosmjrni ržim 1 E E = = U + = + + = = 0,6V b b b = b E = + + U U b z + 1 E = ( + ) + U ( + ) + U E U = 0, tranzistor u zasićnju = = + z = 0, tranzistor n vodi U = E Q U Q E U 3

4 Zagrijavanj tranzistora Tranzistor u linarnom ržimu disipira snagu (ma) P(mW) E (V) P = U E = ( + ) + U E U P = U + dp E U = = 0 du + +,, max + + E E E U = = P = ( ) 4( ) Navdna snaga s u vrmnu prvodi u toplotu koju j potrbno dodatno odvoditi (montiranjm tranzistora na hladnjak) u okolni prostor. Za odvođnj toplot potrbna j razlika tmpratura tranzistora i okolin, T. Porast tmpratur tranzistora (T T ) u odnosu na tmpraturu okolin (T 0 ) j proporionalan disipiranoj snazi P i toplinskom otporu K. T = T T = K P T K = (1 1000) C / W 0 4

5 Toplinski bijg Q(U Q, Q ) U Kriva snag : P = U d du adna prava : E = ( + ) + U P = U P = U = E U + d 1 = du + Poslij izjdnačnja dobijnih kofiijnata s dobij : U P = = U, U = ( + ) + Uvrštavanjm u radnu pravu dobijmo : E = ( + ) + ( + ) E E E,, + + = U = P = = P ( ) 4( ) Maksimum snag s dobij u tački gdj s dodiruju radna prava i kriva snag max 5

6 Ako sada prtpostavimo da j radna tačka u Q 1, porast tmpratur ć dovsti do povčanja štoć radnu tačku udaljavati od kriv snag odnosno smanjivati zagrijavanj tranzistora, odnosno smanjiti struju t ć s ista vratiti u Q 1 : -došlo j do samorgulaij. Q 1 Q Ako j radna tačka u Q pri porastu tmpratur rast, t s radna tačka približava krivoj snag i ukoliko u krugu n postoj raktivn komponnt krtanj radn tačk ć uvijk biti ispod kriv snag. U Ukoliko u krugu postoj raktivn komponnt dinamička radna prava mož imati vći nagib od statičk t ć pri poziioniranju radn tačk u Q radna tačka prmašiti krivu snag i nastaviti krtanj u tom smjru što ć dovsti do prgaranja tranzistora. Ovaj fkat s zov TOPLNSK BJEG. adnu tačku trba birati tako da U bud manj od E / 6

7 Proračun pojačavača Pr oračun pojačavača : 1. Bira s radnatačka po struji ili naponu,(, U ) tako da budu zadovoljni uslovi : E UQ, Q UQ Pmax. Po osnovu izabran struj odrd s, + = E U Q Q, pri tom sodnos i bira približnoiznosu žljnog naponskog istosmjrnog pojačanja Q 3. Zatim s odrdi b, kao 4. Na kraju sodrd i iz + 1 Q Q z Q 1 E Ub b =, (1 + ) 1 + ( 1 + ) uz uslov A Q U Q B E U 7

8 Primjr 13. Nka j E =10V, =50, P max =50mW. Potrbno j odrditi vrijdnosti otpora. U = E / = 5V b Pmax = = 10mA U E UQ 1 + = = 500Ω 1 = 100Ω = 400Ω Q Q = = 00 µ A E Ub (1 + ) = U b + (1 + ) + uz usvojno 1 b b = 5k dobijmo = 16965Ω b 8

9 Nstabilnost radn tačk tranzistora Promjna tmpratur Sa promjnom tmpratur mijnja s invrzna struja zasićnja pn spoja. Kod tranzistora su dva pn spoja, u aktivom ržimu jdan dirktno polarisan, drugi invrzno, spoj BC. Sa promjnom tmpratur mijnja s njgova invrzna struja zasićnja o (struja kolktora pri otvornom mitru, o - Opn). U baznom krugu mijnja s napon U b koji odrñuj ulaznu karaktristiku tranzistora (struju b ). Promjna ovog napona j približno,3mv/ C. Starnj tranzistora Paramtri tranzistora s mijnjaju starnjm, kao posljdia dgradaij kristala, promjn raspodjl primjsa, promjn gomtrij pn podrućja. Promjna napona napajanja Varijaija paramtara tranzistora istog tipa pri proizvodnji Faktor strujnog pojačanja u spoju sa zajdničkim mitrom s kao kataloški podatak nalazi u dosta širokom opsgu, zbog nmogućnosti prizn kontrol proizvodnog prosa. Zračnja Ako s lktronički sklop u radu nalazi u prostoru sa intnzivnim zračnjima doći ć do promjn karaktristika tranzistora usljd djlovanja zračnja na pn spojv tranzistora. 9

10 Stabilizaija radn tačk tranzistora Na promjnu radn tačk najvći utiaj ima tmpratura. Usljd promjn tmpratur mijnjaju s: 0, U b, Zato j promjna radn tačk izražna kroz promjnu struj kolktora funkija tri promjnjiv: = f (, U, ) 0 b Promjna struj s mož prikazati kao totalni difrnijal ov funkij, tj. d d du d = 0 + b + b0 Ub Za praktičn primjn umjsto totalnog difrnijala posmatraju s parijalni izvodi po svakoj promjnjivoj koji s označavaju kao S, S 1 i S : S S S 1 = d d 0 d = U b d = d 10

11 Utiaj tmpratur na iznos o, U b i Eksprimntalna mjrnja su pokazala da s invrzna struja zasićnja u okolini sobn tmpratur približno udvostručava na svakih 10 C ( T ) = ( T ) s s 0 T T0 10 Analiza promjn napona Ub sa promjnom tmpratur pokazuj da s isti mijnja za,3 mv po stpnu C (opada sa porastom tmpratur). Za praktičn proračun uzima s mv, tj: U b mv C T Analiza promjn kofiijnta strujnog pojačanja sa promjnom tmpratur pokazuj da s isti mijnja za 0,7%. / = 0,7% C T *Pruzto iz: adivoj Đurić, Osnovi lktronik,

12 nvrzna struja zasićnja nvrzna struja zasićnja o koja s pojavljuj kao posljdia djlovanja trmičk nrgij i dovodi do protianja struj na pn spoju kao struj manjinskih nosilaa. Ova struja ima utiaja na rad tranzistora u smislu tmpraturn osjtljivosti istog, t j pri toj analizi trba uzti u obzir. U aktivnom području spoj kolktor mitr j invrzno polarisan t s ova struja razmatra i obiljžava s kao o (o opn mitr). b o = + b ' = + o ' = α o α = + 1 α 1 α b o = + 1 α 1 α b α = + 1 = (1 + ) + o b = (1 + ) + (1 + ) b o 1

13 =f( o o,u b b,) E E = = U + = + + = b = (1 + ) + b b o b E = + U b Ub 1 = = o b 1 (1 + ) E = U U + = b o b + ( + ) + 1 ( + ) + 1 (1 + ) = Ub o o = + 1+ E U 1 1 b + ( ) o ( + + ) 1+ 13

14 S=d /d o E Ub ( 1 ) o d d S = = = d o d o + ( + + ) ( )(1 + ) = = = f ( 1,,, ) 1 1 (1 + ) (1 + )

15 , 0 E 1 S d = = lim ( ) = 1+ d, 0 o

16 0 E 1 S d = = lim ( ) = 1+ d o

17 1 E d S = = lim ( ) = d o = (1 + ) = (1 + ) 1 + (1 + ) S (=0) 1 /

18 Spoj sa djlitljm u krugu baz i 1 E E E 1 t =, t = E Et t Et = bt + Ub + E t = bt + Ub + b + = 1+ b = o = (1 + ) o + b = (1 + ) b + (1 + ) o = o t t (1 + ) (1 + ) (1 + ) Et = o + Ub + o 1+ t E 1+ t Ub + ( + t ) o d t + S = = (1 + ) = (1 + ) = t 1+ do t + (1 + ) ( + ) t 18

19 Primjr 14. Odrditi faktor stabilnosti S i promjnu struj pri promjni tmpratur od 5 C do 75 C za tranzistor koji pri 5 C ima o 0,1nA i =50 ako j: a) 1 / =100, b) 1 / = 10, ) 1 / =0,1, jšnj: Struja o na 75 C iznosi: a) Faktor stabilnosti S iznosi: (75 C) = (5 C) = 0,1 10 = 3, 10 = 3, na o o S = (1 + ) = 51 = 34,11 = o Sada j: = S = 34,11 3, na = 108,8nA o Analogno za b) ) = S = 9,3 3,nA = 9,76nA o = S = 9,3 3,nA = 3,51nA o 19

20 S1=d /du b E Ub ( 1 ) o d d S = = = du b db ( + + ) ( 1 + )(1 + ) = = = f ( 1,,, ) 1 1 (1 + ) (1 + )

21 zim zbor statičk radn tačk j vrlo važan kod projktiranja pojačala Maksimum iskorištnja promjn ulaznog napona, bz gnriranja izobličnj zahtjva poziioniranj radn tačk na srdini radn prav Na stabilnost radn tačk najvći utiaj ima tmpratura Usljd promjn tmpratur mijnjaju s o, U b, Porastom tmpratur rast o, udvostrući s na svakih 10 C Porastom tmpratur smanjuj s U b, mv po C Toplinski fkat ograničava poziiju radn tačk na iznos do E / po U Uvoñnj otpora ć značajno stabilizirati radnu tačku, ali ć smanjiti i strujno i naponsko pojačanj, povćati ulazni otpor 1