Platformă de e-learning și curriculă e-content pentru învățământul superior tehnic

Transcript

1 Platfrmă de e-learnng ș crrclă e-cntent pentr înățământl sperr tehnc Elemente de Electrncă nalgcă 5. Strctr nersare c O

2 STUCTUI INVESOE CU O SCHEM DE PINCIPIU CU O IDEL Schema de prncp a n amplfcatr nersr c O deal este reprezentatǎ în fg.3.3. Fg. 3.. mplfcatr nersr c O deal Semnall se aplcǎ prn mpedanţa pe ntrarea nersare ar ntrarea nenersare este cnectatǎ la masǎ. eacţa negatǎ paralel de tensne la eşre este de tpl paralel (de crent) la ntrare ş se aplcǎ prn mpedanţa. Prncpalele mărm care nteresează la n amplfcatr (de tensne) snt amplfcarea de tensne,, mpedanţa de ntrare, nt ş mpedanţa de eşre, es. şa cm s-a ǎzt în paragrafl anterr, O deal este caracterzat, prntre altele, prn amplfcare de tensne în bclǎ deschsǎ (fǎrǎ reacţe) nfntǎ, mpedanţǎ de ntrare dferenţalǎ,, nfntǎ ş mpedanţǎ de eşre,, nlǎ. În aceste cndţ, se pate afrma că tensnea dntre brna nersare ş masă, d, este nlă (dearece tensnea de eşre,, este înttdeana fntă, ar amplfcarea de tensne în bcla deschsă,, este nfntă). În acelaş tmp, crentl absrbt pe brna nersare,, este nl atât datrtă alr nfnte a mpedanţe de ntrare dferenţale cât ş datrtă tensn dntre ntrăr, d.

3 Se pate face aprxmaţa, frecent tlzată, că ntrarea nersare este n pnct rtal de masă caracterzat prn ptenţal nl faţă de masă ş fără să absarbă crent spre masă. C aceste bseraţ, se pate spne că, prn mpedanţele ş, crclă crenţ egal: Se scr relaţle edente dn pnct de edere electrtehnc: ş de nde rezltă amplfcarea de tensne sb frma: În ceea ce preşte mpedanţa de ntrare ăztă drect spre O, ea a f nlă cnfrm relaţe (.96) dn paragrafl cnsacrat reacţe paralel de tensne, ar mpedanţa ăztă de srsa de semnal a f: nt dearece este nfnt. ( ) Impedanţa de eşre este dată de relaţa (.5) cnfrm reacţe paralel de tensne: es ş este egală c zer (pentr că este nfnt). r Se face bseraţa că, char în cazl n amplfcatr peraţnal real, mpedanţa de eşre a amplfcatrl este farte mcă înttdeana negljablă datrtă reacţe de tensne negate care se aplcă crctl. şa dar, în cazl n O deal, amplfcarea de tensne a n amplfcatr nersr de tensne cnfrm fgr este dată de relaţa (3.), mpedanţa de ntrare resmţtă pe ntrarea nersare a amplfcatrl peratnal este nlă ar mpedanţa de eşre este zer. Se nsstă aspra faptl că mpedanţa de ntrare pe

4 care smte srsa de semnal este. EFECTUL NEIDELITĂŢILO O SUP PEFOMNŢELO UNUI MPLIFICTO INVESO CU O I. Efectl mărmlr rezdale ş al derelr acestra Mărmle rezdale ş derele acestra a mprtanţă în cazl amplfcatarelr cplate în crent cntn ş, în general, al ttrr crctelr bazate pe cplaj galanc între etaje. Se a cnsdera crctl de bază dn fg.3.4 c rezstenţele ş (în lcl mpedanţelr dn crctl nţal) în care se anlează srsa de semnal tl,. Se ntrdce rezstenţă splmentară pentr cmpensare între brna nenersare ş masă, ar pentr O se r cnsdera ca fnd nedeale mărmle V (tensnea de decalaj raprtată la ntrare), c alr tpce de rdnal mv, D I D(crentl de decalaj de la ntrare) c alr tpce de rdnl n ş I P (crentl de plarzare de la ntrare) c alr tpce de acelaş rdn de mărme, celalţ parametr fnd dealzaţ. Fg. 3.. Efectl mărmlr rezdale ale n O real Cnfrm defnţlr, c ntaţle dn fg.3.4 în care I ş I n snt crenţ de

5 ntrare necesar plarzăr în crrent cntn a tranzstarelr dn crctl de ntrare al O, rezltă: I D I I n (în catalg se preczează alarea maxmă absltă a aceste mărm, aând în edere faptl că n se pate antcpa sensl acest crent); I P I I n (4..5) Sensrle crenţlr de ntrare I ş I n depnd de strctra etajl de ntrare al O, ar sensl tensn de decalaj de la ntrare, V D, care depnde de nesmetra crctelr dferenţale dn strctra O, n pate f preczat. Dacă se desface bcla de reacţe negată, se bţne schema dn fg.3.5: Fg Inflenţa mărmlr rezdale în crctl c bcla de reacţe desfăctă ând în edere faptl că între cele dă ntrăr ale O tensnea este nlă, pe bcla frmată în crctl de ntrare se pate scre relaţa: I VD In de nde se dedce tensnea de eşre sb frma: ( ) VD I In

6 O altă frmă a aceste relaţ se pate dedce dacă se pn în edenţă crenţ I D ş I P. Dn relaţle (3.5) ş (3.6) se dedc: ID I IP ş I n ID IP ş ap: VD IP D I Se pt la în cnsderaţe ma mlte cazr partclare: a) se negljează efectl crenţlr de ntrare, I ş I n, pentr a edea efectl tensn de decalaj, V D : VD Pentr ca tensnea de decalaj, V D, să abă nflenţă cât ma mcă aspra tensn de eşre a O este necesar ca amplfcarea de tensne în bclă închsă să n fe prea mare ar semnall tl să fe mlt ma mare decât mărmea tensn rezdale. b) se negljează efectl tensn de decalaj în tensnea de eşre ş se prespne egaltatea crenţlr de ntrare, Ca rmare, dn relaţa (3.8), se bţne: I ) I I I, ma întâ, în cazl în care. În aparenţă, crentl de ntrare, I, se închde nma prn rezstenţa de reacţe,. ezltă că rezstenţa de reacţe,, trebe să n abă alare prea mare. c) Se cnsderă aceleaş cndţ ca la pnctl precedent dar se prespne că este dfertă de zer. Dn relaţa (3.9) se dedce: I P ezltă că, pentr mnmzarea (anlarea) efectl crentl de plarzare, I, este necesar ca, adcă rezstenţele ăzte în crent cntn pe cele P dă ntrăr să fe egale. Se ede, aşa dar, că rstl rezstenţe este de a anla efectl crentl de plarzare. Este edent că nflenţează celelalte perfrmanţe ale amplfcatrl nersr c O, adcă, nt ş es, dar în măsră n

7 farte mcă [3]. d) în cndţle: V D ş, se prespne că ce d crenţ de la ntrare n snt egal, I I. În acest caz, dn relaţa 3.9 rezltă: n ID ID adcă, în aparenţă, crentl de decalaj, I D, se închde nma prn rezstenţa de reacţe ş, atnc, este necesar ca aceasta să fe cât ma mcă. şa dar, în cnclze, pentr mcşrarea efectl mărmlr rezdale, este necesar ca rezstenţele ăzte în crent cntn pe cele dă ntrăr ale O să fe egale ş cât ma mc ar amplfcarea de tensne în bclă închsă să fe cât ma mcă. În cazrle reale, cele dă rezstenţe, ş, n pt f redse rcât de mlt dearece determnă mpedanţa de ntrare în amplfcatr fertă srse de semnal (relaţa 3.3) ar rezstenţa se cnstte ca sarcnă pentr O care are lmtat crentl maxm pe care îl pate debta la eşre. În ceea ce preşte derele (în prncpal, termce) ale mărmlr rezdale, relaţa (3.9) se pate scre sb frma: V D I P ID ar cndţle pentr ca efectl acestr dere să fe cât ma mc snt aceleaş ca ş în cazl mărmlr rezdale. II. Efectl alrlr fnte ale amplfcăr de tensne în bclă deschsă, ale mpedanţelr de ntrare ş de eşre fnte ale O aspra perfrmanţelr amplfcatrl nersr c O şa cm s-a ăzt, în cazl n O deal, amplfcarea în bclă deschsă se cnsderă nfntă. În cazrle reale, alrle tpce pentr acest parametr snt de rdnl a 4 6 ş, pentr alr reznable ale amplfcăr de tensne, n

8 nflenţează în măsră mprtantă calclele efectate c frmlele flste în cazl O deal. Ma mprtant este faptl că, practc, tate errle care se fac în calclele perfrmanţelr nr crcte c O snt c atât ma mc faţă de cazl deal c cât este ma mare. În schema dn fg.3.6 a fst pse în edenţă mpedanţa de ntrare dferenţală,, mpedanţa de eşre, ş generatrl de tensne echalent la eşre, d, prn care se pne în edenţă alarea fntă a amplfcăr de tensne în bclă deschsă,, ceea ce cndce la cndţa d. Fg Efectl mărmlr, s aspra perfrmanţelr amplfcatrl nersr c O Impedanţele de ntrare pe mdl cmn ăzte pe cele dă brne ale O n a fst late în cnsderare dearece mpedanţa crespnzătare brne nersare este în paralel c mpedanţa de ntrare dferenţală (ş a f negljată fnd mlt ma mare decât aceasta) ar cea crespnzătare brne nenersare apare cplată între dă pncte de masă. Prespnând că crctl fncţnează pe mpedanţă de sarcnă s, se pate face echalare de tp Théenn pentr grpl frmat dn generatrl de tensne ş mpedanţele d ş s ca în fg.3.7. Se ntează: s s ş s.

9 ând în edere faptl că este farte mcă (de rdnal zeclr de Ω) ş că se aplcă reacţe negată de tensne, de bce, farte pterncă, se pate neglja efectl mpedanţe echalente de eşre pentr calcll amplfcăr de tensne, fnd îndeplntă cndţa: s. Fg.3.5. Crctl echalent la eşrea amplfcatrl Se pate bsera că tensnea d se pate scre sb frma: d d ezltă, dn cele dă relaţ, prn elmnarea l d :, de nde se pate dedce amplfcarea de tensne a crctl c reacţe: Dacă se ntează amplfcarea amplfcatrl realzat c O deal sb frma: smlară c relaţa (3.), rezltă:

10 nde: (4..5) s Se bseră că dacă cntrbţle celrlalţ termn. Pentr, erarea de calcl tnde la zer ndferent de, în erarea de calcl, se pt pne în edenţă rmătarele: - cntrbţa amplfcăr de tensne în bclă închsă (raprtl trebe să fe cât ma mc); - cntrbţa mpedanţe de ntrare dferenţale, ; - cntrbţa mpedanţe de eşre prn redcerea l la. şadar, în afara cndţlr edente (,, ), este necesar ca amplfcarea de tensne în bclă închsă să fe mlt ma mcă decât amplfcarea de tensne în bclă deschsă a O ar mpedanţa de reacţe să fe mlt ma mcă decât mpedanţa de ntrare dferenţală. În ceea ce preşte mpedanţa de ntrare a amplfcatrl, ea a f pţn nflenţată de aceste nedealtăţ întrcât dene: nt cel de al dlea termen aând, de bce, alr negljable în cmparaţe c prml. La fel, pentr mpedanţa de eşre se a bţne relaţa: es r c r Impedanţa de eşre, es r ş r este de alare mcă ş r farte mare., rămâne, practc înttdeana, farte mcă dearece

11 MPLIFICTOE DE TENSIUNE DE TIP INVESO În acest paragraf snt prezentate câtea scheme tpce de amplfcatare de tp nersr. a) amplfcatr nersr c O În fg.3.8 se prezntă schema n amplfcatr de tensne realzat c O în aranta nersare. Fg mplfcatr de tensne c O mplfcarea de tensne este, mpedanţa de ntrare este ar mpedanţa de eşre este zer. Pe brna nenersare se ntrdce rezstenţa c rll de cmpensare a efectl crentl de plarzare al O. ezstenţa se alege astfel încât să n încarce prea mlt O (de reglă, mlt ma mare decât rezstenţa de sarcnă precnzată). Banda de trecere a amplfcatrl este dată de relaţa: B f nde: r r ar f este frecenţa de tăere a O. Perfrmanţe bne se bţn pentr amplfcăr de tensne (în mdl) de rdnal de mărme. b) amplfcatr de tensne c amplfcare mare

12 Prnnd de la relaţa (3.), se ede că, pentr a se bţne amplfcare de tensne cât ma mare, este necesar să se mărească rezstenţa ş/sa să se mcşreze rezstenţa. Mărrea rezstenţe este lmtată, pe de parte, de crentl de decalaj, I D, care, aparent, se închde prn rezstenţa ş căderea de tensne respectă apare la eşre ş se sprapne peste semnall tl ar, pe de altă parte, de tensnea echalentă de zgmt pe care rce rezstenţă generează. Mcşrarea rezstenţe este permsă nma în măsra în care srsa de semnal pate debta crentl slctat într- sarcnă de alare mcă aând în edere faptl că această rezstenţă fxează mpedanţa de ntrare a crctl. Se pt eta aceste lmte dacă se alege schemă cnfrm fg.3.9 c n dzr de tensne pe eşre frmat dn rezstenţele ş. Fg mplfcatr c O c amplfcare mărtă Se cnsderă că O împrenă c rezstenţele ş " frmează n O echalent, c aceleaş brne de ntrare ş c eşrea, c perfrmanţe farte pţn mdfcate în cmparaţe c O rgnal (în prncpal, se mdfcă amplfcarea de " " tensne fără reacţe la alarea, dar rămâne tt mare ş mpedanţa de eşre care dene ", sensbl ma mare decât aceea a O nţal, dar c n efect negljabl datrată reacţe negate de tensne realzate prn rezstenţa

13 ). Ca rmare, tensnea se pate scre ca pentr n amplfcatr nersr: În acelaş tmp, prn dzrl de tensne " ", ", se bţne: (4..) Dn cele dă relaţ, prn elmnarea l, se bţne: " ezltă că, pentr alr reznable ale l ş, se bţne amplfcare de tensne mare prn alegerea crespnzătare a raprtl. ezstenţa, de " cmpensare statcă, se alege cnfrm regl dedse în paragrafl 3.., adcă: Se ma remarcă faptl că mpedanţa de eşre pentr brna refertare la tensnea a f ma mare, practc dată de întrcât reacţa negată de tensne n se ma aplcă drect de pe brna de la această eşre. În pls, rezstenţele ş " trebe alese în aşa fel încât O să pată sprta srplsl de crent pe care îl debtează în această sarcnă, adcă alrle rezstenţelr snt lmtate nferr. c) amplfcatr nersr de crent alternat Uner, este necesar să se asgre amplfcarea nr semnale arable fără cmpnenta lr cntnă (sa lent arablă) peste care se sprapn. De asemenea, snt staţ când srsa de semnal n permte închderea cmpnente cntne. În aceste cazr, se pate fls schema dn fg.3., în care capactatea C blchează

14 cmpnenta cntnă (sa lent arablă). Fg mplfcatr de crent alternt c O mplfcarea de tensne, pentr semnalele c frecenţă dn banda de trecere a amplfcatrl a f. Frecenţa lmtă de js la care mdll amplfcăr de tensne scade c 3 db faţă de amplfcarea în banda de trecere a f dată de relaţa: f j C (4..3) dacă g, nde g este rezstenţa generatrl de semnal. Cmprtarea la frecenţe înalte a amplfcatrl este dată de frecenţa de tăere a O afectată pzt de reacţa negată. EGLE MPLIFICĂII DE TENSIUNE UNUI MPLIFICTO INVESO CU O Prnnd de la aceeaş relaţe nţală, (3.), reglarea amplfcăr de tensne se pate face fe prn mdfcarea rezstenţe (fg.3.) fe prn mdfcarea rezstenţe (fg. 3.).

15 ş Fg eglarea amplfcăr prn rezstenţa Fg.3.. eglarea amplfcăr prn rezstenţa În prml caz, amplfcarea de tensne se pate regla între lmtele, ar în cel de al dlea caz, între lmtele ş P. P Cel de al dlea crct prezntă aantajl ne rezstenţe de ntrare cnstante ) pentr tată gama de reglaj al amplfcăr. ( În ambele cazr, crsrl ptenţmetrl de reglaj trebe cnectat la pnctl c cea ma mcă mpedanţă faţă de masă, aând în edere capactatea paraztă pe care acesta prezntă faţă de masă. De asemenea, în ambele staţ, rezstenţa de cmpensare,, se calclează pentr pzţe mede a ptenţmetrl. Se recmandă asgrarea n reglaj de amplfcare între lmte reznable, aând în edere nflenţa raprtl dntre amplfcarea în bclă deschsă,, ş amplfcarea c reacţe,, aspra benz de trecere a amplfcatrl. DIFEENŢITO ŞI INTEGTO DE TIP INVESO CU O a) crct de dferenţere c O de tp nersr În schema dn fg.3.3, O este tlzat într-n crct în care semnall de la eşre este prprţnal c teza de araţe a semnall de la ntrare, adcă este

16 prprţnal c derata acesta în raprt c tmpl, fncţe tlă în cazl smlăr nr fncţ analgce caracterzate prn ecaţ ntegr-dferenţale. Fg. 3.. Crct de dferenţere c O ând în edere că semnall de eşre este dependent de teza de araţe a semnall de la ntrare, mărmle rezdale a mprtanţă mlt ma mcă; tensnea de decalaj raprtată la ntrare se regăseşte la eşre sprapsă peste căderea de tensne de pe rezstenţa dată de crentl de ntrare de pe brna nersare determnată de semnall tl, mlt ma mprtantă. Prespnând că, rezltă că d ş, dearece tensnea de la eşrea amplfcatrl se scre sb frma: d C, dt d C dt De asemenea, amplfcarea de tensne se ma pate scre ş sb frma: jc jc (în cmplex), sc (în peraţnal). sc În această frmă smplă, crctl n se pate tlza c rezltate bne dn rmătarele mte: - tensnea de eşre fnd prprţnală c teza de araţe a semnall de ntrare, pentr semnale rapd arable în tmp, amplfcarea de tensne tnde către

17 nfnt ş exstă psbltatea satrăr amplfcatrl la eşre, ceea ce înseamnă că el n se ma cmprtă lnar; - char dacă semnall de la ntrare este relat lent arabl, el pate f însţt de zgmt (alb generat de dferte cmpnente de crct), c frecenţe în tt dmenl spectral ş exstă percll satrăr amplfcatrl la eşre. Pentr etarea acestr staţ, se pate asgra smlarea ssteml de ecaţ ntegr-dferenţale prn tlzarea nma a ntegratarelr (nsensble la araţ rapde ale semnall) sa prn ntrdcerea în sere c capactatea de dferenţere a ne rezstenţe care să lmteze alarea amplfcăr de tensne la frecenţe mar. Fg.3.. Crct de dferenţere real stfel, la frecenţe mar, atnc când capactatea C are reactanţă farte mcă, amplfcarea de tensne rămâne lmtată la raprtl amplfcatrl să n se satreze. Ca rmare, la frecenţe ma mc decât crctl fncţnează ca n crct de dferenţere., sfcent pentr ca C Obseraţe: semănarea dntre crctele reprezentate în fg.3. (amplfcatr de crent alternat) ş fg.3.4 (crct de dferenţere) n trebe să prdcă nc cnfze; crctl dn fg.3. se cmprtă ca amplfcatr de crent alternat pentr frecenţe cprnse între f mn C ş f max dat de O împrenă c crctl de reacţe negată ar crctl dn fg.3.4 se cmprtă ca,

18 n crct de dferenţere pentr frecenţe cprnse între ş f max. C Se ede că, esenţal, pentr determnarea fncţe pe care îndeplneşte crctl, este raprtl dntre frecenţa semnall ş nersl cnstante de tmp date de prdsl C. b) crctl de ntegrare Fncţa cmplementară cele precedente de ntegrare analgcă se pate bţne c crctl dn fg.3.5. Fg.3.3. Crct de ntegrare c O Crctl ntegratr c O are gamă largă de aplcaţ ş a f analzat lterr prn prsma errlr care se cmt prn cnsderarea O ca n O deal. Dar, în prncp, flsnd prpretăţle O deal, prn egaltatea crenţlr ş, rezltă scces:, ş dt, C ş rezltă: dt. C cest rezltat arată că tensnea de eşre este prprţnală c ntegrala tensn de eşre.