K14 Αναλογικά Ηλεκτρονικά 9: Διαφορικός Ενισχυτής Τελεστικός Ενισχυτής

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "K14 Αναλογικά Ηλεκτρονικά 9: Διαφορικός Ενισχυτής Τελεστικός Ενισχυτής"

Λυσιστράτος Δυοβουνιώτης
8 χρόνια πριν
Προβολές:

1 K14 Αναλογικά Ηλεκτρονικά 9: Διαφορικός Ενισχυτής Τελεστικός Ενισχυτής Γιάννης Λιαπέρδος TEI Πελοποννήσου Σχολή Τεχνολογικών Εφαρμογών Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής ΤΕ

2 Γενικά Περιεχόμενα 1 Γενικά 2 Διαφορικός ενισχυτής 3 Τελεστικός ενισχυτής 4 Ανάλυση κυκλωμάτων με τελεστικούς ενισχυτές Γιάννης Λιαπέρδος (TEI-Πελ) 9: Διαφορικός / Τελεστικός Ενισχυτής 2 / 36

3 Γενικά Αδυναμίες των ενισχυτών απλής εισόδου V CC V CC i ii V CC iii Γιάννης Λιαπέρδος (TEI-Πελ) 9: Διαφορικός / Τελεστικός Ενισχυτής 3 / 36

4 Γενικά Διαφορικός ενισχυτής Κυκλωματικό σύμβολο και λειτουργία διαφορικού ενισχυτή V+ V o = A d (V + - V - ) V- Γιάννης Λιαπέρδος (TEI-Πελ) 9: Διαφορικός / Τελεστικός Ενισχυτής 4 / 36

5 Γενικά Διαφορικός ενισχυτής Μετατροπή μονόπλευρου (unbalanced) σήματος σε διαφορικό (balanced) με τη χρήση Balun V(t) Balun V(t) 2 V(t) 2 Γιάννης Λιαπέρδος (TEI-Πελ) 9: Διαφορικός / Τελεστικός Ενισχυτής 5 / 36

6 Γενικά Διαφορικός ενισχυτής Εξουδετέρωση της επίδρασης των διακυμάνσεων της τροφοδοσίας σε διαφορικό ενισχυτή V CC Γιάννης Λιαπέρδος (TEI-Πελ) 9: Διαφορικός / Τελεστικός Ενισχυτής 6 / 36

7 Γενικά Διαφορικός ενισχυτής Εξουδετέρωση της επίδρασης του θορύβου σε διαφορικό σήμα + V/2 n + V/2 V n - V/2 n - V/2 Γιάννης Λιαπέρδος (TEI-Πελ) 9: Διαφορικός / Τελεστικός Ενισχυτής 7 / 36

8 Διαφορικός ενισχυτής Περιεχόμενα 1 Γενικά 2 Διαφορικός ενισχυτής 3 Τελεστικός ενισχυτής 4 Ανάλυση κυκλωμάτων με τελεστικούς ενισχυτές Γιάννης Λιαπέρδος (TEI-Πελ) 9: Διαφορικός / Τελεστικός Ενισχυτής 8 / 36

Ανάλυση κυκλωμάτων με τελεστικούς ενισχυτές Γιάννης

9 Διαφορικός ενισχυτής Χαρακτηριστικές παράμετροι διαφορικού ενισχυτή Σήμα κοινού τρόπου V C = V + + V 2 Γιάννης Λιαπέρδος (TEI-Πελ) 9: Διαφορικός / Τελεστικός Ενισχυτής 9 / 36

10 Διαφορικός ενισχυτής Χαρακτηριστικές παράμετροι διαφορικού ενισχυτή Απολαβή κοινού τρόπου V oc = A C V C Γιάννης Λιαπέρδος (TEI-Πελ) 9: Διαφορικός / Τελεστικός Ενισχυτής 10 / 36

11 Διαφορικός ενισχυτής Χαρακτηριστικές παράμετροι διαφορικού ενισχυτή Συνολική τάση εξόδου V o = A d V d + A C V C Γιάννης Λιαπέρδος (TEI-Πελ) 9: Διαφορικός / Τελεστικός Ενισχυτής 11 / 36

12 Διαφορικός ενισχυτής Χαρακτηριστικές παράμετροι διαφορικού ενισχυτή Λόγος απόρριψης κοινού τρόπου (Common Mode Rejection Ratio CMRR) CMRR = A d A C Γιάννης Λιαπέρδος (TEI-Πελ) 9: Διαφορικός / Τελεστικός Ενισχυτής 12 / 36

(Common Mode Rejection Ratio CMRR) CMRR = A d A C

13 Διαφορικός ενισχυτής Υλοποίηση διαφορικού ενισχυτή με διπολικά τρανζίστορ Αρχή λειτουργίας διαφορικού ενισχυτή A v V + V + A v A v (V + - V - ) V - A v A v V - Γιάννης Λιαπέρδος (TEI-Πελ) 9: Διαφορικός / Τελεστικός Ενισχυτής 13 / 36

A v V + V + A v A v (V + - V - ) V - A v A v V - Γιάννης

14 Διαφορικός ενισχυτής Υλοποίηση διαφορικού ενισχυτή με διπολικά τρανζίστορ Κύκλωμα διαφορικού ενισχυτή V CC V CC R C out R C T 1 T 2 R S V E1 V E2 R S +v S /2 R Ε C E C E R Ε -v S /2 -V ΕΕ -V ΕΕ Γιάννης Λιαπέρδος (TEI-Πελ) 9: Διαφορικός / Τελεστικός Ενισχυτής 14 / 36

2 R S V E1 V E2 R S +v S /2 R Ε C E C E R Ε -v S /2 -V ΕΕ -V ΕΕ

15 Διαφορικός ενισχυτής Υλοποίηση διαφορικού ενισχυτή με διπολικά τρανζίστορ Κύκλωμα διαφορικού ενισχυτή V CC V CC R C out R C R S T 1 T 2 V E1 = V E2 R S +v S /2 R Ε R Ε -v S /2 -V ΕΕ -V ΕΕ ιδεατή γη Γιάννης Λιαπέρδος (TEI-Πελ) 9: Διαφορικός / Τελεστικός Ενισχυτής 15 / 36

1 T 2 V E1 = V E2 R S +v S /2 R Ε R Ε -v S /2 -V ΕΕ -V ΕΕ ιδεατή γη

16 Διαφορικός ενισχυτής Υλοποίηση διαφορικού ενισχυτή με διπολικά τρανζίστορ Κύκλωμα διαφορικού ενισχυτή V CC V CC R C out R C T 1 T 2 R S V E =σταθ R S +v S /2 R E =R Ε /2 ιδεατή γη -v S /2 -V ΕΕ Γιάννης Λιαπέρδος (TEI-Πελ) 9: Διαφορικός / Τελεστικός Ενισχυτής 16 / 36

2 R S V E =σταθ R S +v S /2 R E =R Ε /2 ιδεατή γη -v S /2 -V ΕΕ

17 Διαφορικός ενισχυτής Διαφορικός ενισχυτής με διπολικά τρανζίστορ Ημικύκλωμα διαφορικού ενισχυτή για την ανάλυση μικρού σήματος στον διαφορικό τρόπο λειτουργίας V CC R C out T 1 R S v S /2 Γιάννης Λιαπέρδος (TEI-Πελ) 9: Διαφορικός / Τελεστικός Ενισχυτής 17 / 36

στον διαφορικό τρόπο λειτουργίας V CC R C out T 1 R S v S /2

18 Διαφορικός ενισχυτής Διαφορικός ενισχυτής με διπολικά τρανζίστορ Ισοδύναμο ημικυκλώματος διαφορικού ενισχυτή για την ανάλυση μικρού σήματος στον διαφορικό τρόπο λειτουργίας i B B C v out R S v S /2 h ie E h fe i B R C h fe i B Γιάννης Λιαπέρδος (TEI-Πελ) 9: Διαφορικός / Τελεστικός Ενισχυτής 18 / 36

διαφορικό τρόπο λειτουργίας i B B C v out R S v S /2 h ie E h fe i B R C h

19 Διαφορικός ενισχυτής Διαφορικός ενισχυτής με διπολικά τρανζίστορ Διαφορική απολαβή τάσης A d = v out v S = h fer C R S + h ie Γιάννης Λιαπέρδος (TEI-Πελ) 9: Διαφορικός / Τελεστικός Ενισχυτής 19 / 36

20 Διαφορικός ενισχυτής Διαφορικός ενισχυτής με διπολικά τρανζίστορ Ημικύκλωμα διαφορικού ενισχυτή για την ανάλυση μικρού σήματος στη λειτουργία κοινού τρόπου V CC R C out T 1 R S v S R Ε = 2R Ε -V ΕΕ Γιάννης Λιαπέρδος (TEI-Πελ) 9: Διαφορικός / Τελεστικός Ενισχυτής 20 / 36

λειτουργία κοινού τρόπου V CC R C out T 1 R S v S R Ε = 2R Ε -V ΕΕ

21 Διαφορικός ενισχυτής Διαφορικός ενισχυτής με διπολικά τρανζίστορ Ισοδύναμο ημικυκλώματος διαφορικού ενισχυτή για την ανάλυση μικρού σήματος στη λειτουργία κοινού τρόπου i B B C v out v S R S h ie E h fe i B 1/h oe R C h fe i B 2R E (h fe +1)i B Γιάννης Λιαπέρδος (TEI-Πελ) 9: Διαφορικός / Τελεστικός Ενισχυτής 21 / 36

22 Διαφορικός ενισχυτής Διαφορικός ενισχυτής με διπολικά τρανζίστορ Απολαβή τάσης κοινού τρόπου A d = v out v S = h fe R C R S + h ie + 2R E (h fe + 1) Γιάννης Λιαπέρδος (TEI-Πελ) 9: Διαφορικός / Τελεστικός Ενισχυτής 22 / 36

23 Διαφορικός ενισχυτής Διαφορικός ενισχυτής με διπολικά τρανζίστορ Λόγος απόρριψης κοινού τρόπου (CMRR) CMRR = A d A C = R S + h ie + 2R E (h fe + 1) R S + h ie Γιάννης Λιαπέρδος (TEI-Πελ) 9: Διαφορικός / Τελεστικός Ενισχυτής 23 / 36

24 Διαφορικός ενισχυτής Διαφορικός ενισχυτής με διπολικά τρανζίστορ Διαφορική αντίσταση εισόδου R in = v S i B = 2(R S + h ie ) Γιάννης Λιαπέρδος (TEI-Πελ) 9: Διαφορικός / Τελεστικός Ενισχυτής 24 / 36

25 Διαφορικός ενισχυτής Διαφορικός ενισχυτής με διπολικά τρανζίστορ Αντίσταση εξόδου Από το ισοδύναμο κύκλωμα του διαφορικού ενισχυτή μπορούμε να συμπεράνουμε πως η αντίσταση εξόδου είναι ίση με την αντίσταση R C στο συλλέκτη των τρανζίστορ, δεδομένου ότι η εσωτερική αντίσταση της ιδανικής πηγής ρεύματος που περιλαμβάνεται στο κύκλωμα εξόδου είναι άπειρη Γιάννης Λιαπέρδος (TEI-Πελ) 9: Διαφορικός / Τελεστικός Ενισχυτής 25 / 36

26 Διαφορικός ενισχυτής Βελτίωση του λόγου απόρριψης κοινού τρόπου Κύκλωμα διαφορικού ενισχυτή με πηγή ρεύματος V CC V CC R C out R C T 1 T 2 +v S /2 R S R S -v S /2 Γιάννης Λιαπέρδος (TEI-Πελ) 9: Διαφορικός / Τελεστικός Ενισχυτής 26 / 36

27 Τελεστικός ενισχυτής Περιεχόμενα 1 Γενικά 2 Διαφορικός ενισχυτής 3 Τελεστικός ενισχυτής 4 Ανάλυση κυκλωμάτων με τελεστικούς ενισχυτές Γιάννης Λιαπέρδος (TEI-Πελ) 9: Διαφορικός / Τελεστικός Ενισχυτής 27 / 36

28 Τελεστικός ενισχυτής Τελεστικός ενισχυτής Κυκλωματικό σύμβολο και λειτουργία τελεστικού ενισχυτή V + V o =A OL (V + - V - ) V - Γιάννης Λιαπέρδος (TEI-Πελ) 9: Διαφορικός / Τελεστικός Ενισχυτής 28 / 36

29 Τελεστικός ενισχυτής Χαρακτηριστική μεταφοράς Χαρακτηριστική μεταφοράς ιδανικού τελεστικού ενισχυτή V o V sup (V + - V - ) -V sup Γιάννης Λιαπέρδος (TEI-Πελ) 9: Διαφορικός / Τελεστικός Ενισχυτής 29 / 36

30 Τελεστικός ενισχυτής Χαρακτηριστική μεταφοράς Χαρακτηριστική μεταφοράς ιδανικά γραμμικού ενισχυτή V o V sup V i περιοχή -V λειτουργίας sup Γιάννης Λιαπέρδος (TEI-Πελ) 9: Διαφορικός / Τελεστικός Ενισχυτής 30 / 36

31 Τελεστικός ενισχυτής Περιορισμός της απολαβής Περιορισμός της απολαβής τελεστικού ενισχυτή με αρνητική ανάδραση V i V i V o V o i ii R 1 R 2 Α OL Α CL =1+ R 2 R 1 Γιάννης Λιαπέρδος (TEI-Πελ) 9: Διαφορικός / Τελεστικός Ενισχυτής 31 / 36

32 Ανάλυση κυκλωμάτων με τελεστικούς ενισχυτές Περιεχόμενα 1 Γενικά 2 Διαφορικός ενισχυτής 3 Τελεστικός ενισχυτής 4 Ανάλυση κυκλωμάτων με τελεστικούς ενισχυτές Γιάννης Λιαπέρδος (TEI-Πελ) 9: Διαφορικός / Τελεστικός Ενισχυτής 32 / 36

33 Ανάλυση κυκλωμάτων με τελεστικούς ενισχυτές Χαρακτηριστικά ιδανικού τελεστικού ενισχυτή Άπειρη αντίσταση εισόδου, η οποία συνεπάγεται πως το ρεύμα που απορροφούν οι είσοδοι είναι μηδενικό Μηδενική αντίσταση εξόδου Άπειρη απολαβή τάσης ανοιχτού βρόχου, η οποία συνεπάγεται πως οι ακροδέκτες εισόδου βρίσκονται στο ίδιο δυναμικό Γιάννης Λιαπέρδος (TEI-Πελ) 9: Διαφορικός / Τελεστικός Ενισχυτής 33 / 36

34 Ανάλυση κυκλωμάτων με τελεστικούς ενισχυτές Ανάλυση κυκλωμάτων με τελεστικούς ενισχυτές Ισοδύναμο κύκλωμα ιδανικού τελεστικού ενισχυτή με τη χρήση μηδενιστή και απειριστή Γιάννης Λιαπέρδος (TEI-Πελ) 9: Διαφορικός / Τελεστικός Ενισχυτής 34 / 36

35 Ανάλυση κυκλωμάτων με τελεστικούς ενισχυτές Ανάλυση κυκλωμάτων με τελεστικούς ενισχυτές Παράδειγμα ανάλυσης κυκλώματος τελεστικού ενισχυτή V i i V o V i ii V o V i R 1 R 2 I=0 R 1 R 2 Γιάννης Λιαπέρδος (TEI-Πελ) 9: Διαφορικός / Τελεστικός Ενισχυτής 35 / 36

36 Ανάλυση κυκλωμάτων με τελεστικούς ενισχυτές Ανάλυση κυκλωμάτων με τελεστικούς ενισχυτές Παράδειγμα ανάλυσης κυκλώματος τελεστικού ενισχυτή V i V o V i R 1 R 2 Γιάννης Λιαπέρδος (TEI-Πελ) 9: Διαφορικός / Τελεστικός Ενισχυτής 36 / 36

Σχετικά έγγραφα

Γιάννης Λιαπέρδος ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ. Κριτική Ανάγνωση: Αγγελική Αραπογιάννη. Επιμέλεια πολυμεσικού διαδραστικού υλικού: Γιώργος Θεοφάνους

Γιάννης Λιαπέρδος ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ Κριτική Ανάγνωση: Αγγελική Αραπογιάννη Επιμέλεια πολυμεσικού διαδραστικού υλικού: Γιώργος Θεοφάνους Copyright ΣΕΑΒ, 2015 Το παρόν έργο αδειοδοτείται υπό τους