Mreže za tranformaciju imedancije ij FE ZK
Zašto tranformirati imedanciju? Na rilaze tranzitoru treba riključiti određene vrijednoti imedancija kako bi e otigli željeni odnoi izmjeničnih naona i truja na ulazu i izlazu tranzitora uz zadane vrijednoti naga. Ulazna imedancija tranzitora razlikuje e od imedancije (otora) obudnog izvora imedancija trošila razlikuje e od otrebne oteretne imedancije tranzitora. FE ZK
Vrte i zadaci režnih mreža 3 Ulazna režna mreža tranformira ulaznu imedanciju tranzitora z I u konjugirano komleknu imedanciju obudnog izvora Z g* ili u otrebnu oteretnu imedanciju obudnog tunja ojačala. Izlazna režna mreža tranformira otor trošila r a u otrebni oteretni otor tranzitora c odnono d. Zadaci režne mreže F ojačala nage u: da tranformira imedanciju da bude element rijenoa nage na trošilo (izlazna mreža) odnono na ulaz tranzitora (ulazna mreža) da ima filtarke oobine (niki ili ojani rout) u cilju otikivanja neželjenih frekvencijkih komonenti (harmonika) da zadrži temeljne oobine u radnome ojau frekvencija širina kojeg ovii o namjeni ojačala ukoojane ili rezonantne mreže za ojačavanje ignala jedne frekvencije ili ukog ojaa frekvencija širokoojane mreže za ojačavanje širokoojanih ignala ili ignala koji mijenjaju frekvenciju u širem ojau. FE ZK
Proračun rezonantnih režnih mreža 4 Uklađene (rezonantne) režne mreže atavljaju e od reaktancija. Z I z z z z z Z II z Četverool će obaviti željenu tranformaciju otora ako je Z I što daje z z i ZII z z z z Dobivene u dvije jednadžbe tranformacije četverool e atoji od najmanje j dva elementa (reaktancije). Dodavanjem treće reaktancije može e odabrati faktor dobrote mreže (širina ojaa rouštanja). z z. i Srežni četverool Z I = + j0 3 4 z. Z II = + j0 FE ZK
Proračun rezonantnih režnih mreža 5 Ekvivalenti erijkoga i aralelnog oja otora i reaktancije. Faktor dobrote oba oja je jednak.. FE ZK
6 Ekvivalenti erijkoga i aralelnog oja otora i reaktancije FE ZK
Zahtjevi na režne mreže 7 Z m Z Srežna mreža mora zadovoljiti 3 uvjeta: uvjet tranformacije } ez m ez * Zm Z uvjet rezonancije mz m mz uvjet širine ojaa rouštanja određuje e odabirom faktora dobrote mreže. FE ZK
Zahtjevi na režne mreže 8 Izlazna režna mreža mora tranformirati imedanciju trošila u otrebnu oteretnu imedanciju tranzitora Z c odnono Z d oteretna imedancija tranzitora mora biti induktivna kako bi e komenzirao kaacitet C 0 na izlaznoj riključnici tranzitora u C 0 uključuje e učinak izlaznog kaaciteta tranzitora C II rainih kaaciteta C i umanjenje od učinka kolektorke odnono dotočne rigušnice nr. L c C 0 C II C L c veličina faktora dobrote izlazne mreže je u odručju vrijednoti od 5 do 0. Ulazna režna mreža odešava e na minimum reflekije ona redovito tranformira ulaznu imedanciju tranzitora z I na veću vrijednot veličina faktora dobrote ulazne mreže je u odručju vrijednoti od 5 do 0 ekerimentalni rezultati okazuju da može natati netabilnot ojačala ako je dobrota ulazne mreže veća od dobrote izlazne mreže. FE ZK
9 L-četverool. FE ZK
0 L-četverool Dobrota četveroola određuje e iz njegove aralelne ili iz erijke grane. Širinu ojaa rouštanja L-četveroola određuje njegova radna dobrota r f. r r 0 f B FE ZK
L-četverool... FE ZK
L-četverool Oobine L-četveroola za tranformaciju imedancije: L-četverool atavljen je od dvije reaktancije uzdužne i orečne reaktancije i rotivnog u redznaka za induktivnu uzdužnu reaktanciju treba korititi orečnu kaacitivnu reaktanciju (niki rout) ili obrnuto (vioki rout ne koriti e u kloovima ojačala) orečna reaktancija tavlja e uz veći otor tranformacija otora u otor nataje na frekvenciji f 0 na kojoj reaktancije orimaju izračunate vrijednoti i širinu ojaa frekvencija mreže određuje omjer tranformiranih otora (-faktor). Pri većem omjeru tranformacije veći je faktor dobrote a je manja širina ojaa rouštanja. < FE ZK
L-četverool 3 Kad je L-četverool oterećen nr. kaacitivnom reaktancijom tj. Z = j uvodi e induktivna komenzirajuća reaktancija k tako da bude k k Kad je oteretna reaktancija induktivnog karaktera onda e uzdužna induktivna reaktancija četveroola umanjuje za izno.. FE ZK
4 Pi-četverool 3 3 3. 3 3 Za i-četverool koriti e još i naziv Collinov filtar FE ZK Za i četverool koriti e još i naziv Collinov filtar.
Pi-četverool 5 Kad je > mora biti iunjeno. min Kad je otrebno je dodatnom tranformacijom nr. omoću erijke reaktancije m ovećati vrijednot otora to je vrlo četa t ituacija ij kad e i-četverool č koriti kao međuklo đ između đ obudnoga i izlaznog tunja. L 3 C C C m C FE ZK
Kaacitivni L-četverool 6 L L L. L Izrazi okazuju da e ova mreža može korititi amo za tranformaciju na više tj. mora biti >. FE ZK
Kaacitivni L-četverool 7 Faktor dobrote mreže može e ovećati riključkom na odvojak zavojnice dobrota mreže ovećava e faktorom jednakim kvadratu omjera broja zavoja n c L u izraze za roračun tavlja e n c umjeto c odnono mora biti iunjen uvjet da je n c > r a. FE ZK
8 Kaacitivni otenciometarki L-četverool L L L. FE ZK
9 Kaacitivni otenciometarki L-četverool c L L n L r a 0 U CC Faktor dobrote i ove mreže može e ovećati riključkom na odvojak zavojnice dobrota mreže ovećava e faktorom n n L c u izraze za roračun č tavlja e n c umjeto c odnono Kad e otenciometarki L-četverool koriti za rezanje obudnoga i izlaznog tunja ojačala može e kao element mreže korititi kaacitet kolektora C 0. FE ZK
LS-četverool 0 0 L 0 0 L 0 0 0 LS-četverool č vrlo e četo t koriti kao izlazna mreža na viokim frekvencijama. L. FE ZK
T-četverool L L L L. Uobičajeno je uzdužni induktivitet taviti uz manji otor (imedanciju) iako to nije nužno. Zbog toga e okreće četverool a like kad e on koriti kao ulazna mreža. FE ZK
T-četverool L r I I I L r. I I r r Kako je u ravilu r < treba voditi računa o minimalnoj vrijednoti I Kako je u ravilu r I < treba voditi računa o minimalnoj vrijednoti faktora dobrote mreže. I min r FE ZK
T-četverool 3 Problem redovito riutne ulazne reaktancije tranzitora t x I rješava e ovino o njezinu karakteru kad je x I induktivna manjuje e roračunata vrijednot uzdužne reaktancije mreže L za izno x I L L x I kad je x I kaacitivna onda e roračunata vrijednot uzdužne reaktancije mreže L mora uvećati za izno komenzirajuće induktivne reaktancije koja je jednake aolutne vrijednoti kao x I L L x I. FE ZK
Potikivanje harmoničkih komonenata 4 U klou ojačala režna mreža mora dovoljno otinuti naone viših harmonika a veće otikivanje harmonika otiže e odabirom veće vrijednoti više dobrote mreže manjuju širinu ojaa rouštanja otoje ograničenja obzirom na mogućnoti ć realizacije ij elemenata režne mreže kojima bi e otigao jako vioki jedno od mogućih rješenja je uoraba tzv. uinog kruga za neki harmonik na radnoj frekvenciji ω 0 reaktancija uinog kruga mora biti jednaka roračunom mreže (i-četveroola) dobivenoj vrijednoti L 0 C 0 na frekvenciji harmonika kojeg želimo dodatno d otinuti (nr. frekvencije nω 0 ) L i C moraju biti u rezonanciji tj. n C 0 n 0 L n 0 3 4... FE ZK
Potikivanje harmoničkih komonenata 5 a izlazi L n n C n 0 0 ovako reinačenom mrežom otiže e dobro otikivanje određenog harmonika i uz manji faktor dobrote mreže. FE ZK
Širokoojanot režne mreže 6 Srežna e mreža naziva širokoojanom ako iunjava uvjet da je njezina relativna širina ojaa veća ili jednaka 0; w f f f f 0 f b b f a a 0. FE ZK
7 USKOPOJASNE I ŠIOKOPOJASNE SPEŽNE MEŽE Vrta ojačala (uređaja) elativna širina ojaa w Mreža je ukoojana širokoojana AM radiodifuzijki odašiljač (SV) (565 6065 khz f = 9 khz) FM radiodifuzijki odašiljač (875 08 MHz) adijki uređaji u odručju 4m (68 875 MHz) adijki uređaji u odručju m (46 74 MHz) adijki uređaji u odručju 07m (430 470 MHz) Bazna otaja GSM900 (95 960 MHz) Bazna otaja GSM800 (805 880 MHz) Prituna točka za WLAN (400 4835 MHz) 0005 007 ukoojana 0 širokoojana 05 širokoojana 075 širokoojana 0089 ukoojana 0037 ukoojana 004 ukoojana 0034 ukoojana FE ZK
8 Konvencionalni širokoojani tranformator Pij Prijeno nage obavlja e magnetkom regom rimarnoga i ekundarnog vitka. Faktor tranformacije otora jednak je kvadratu omjera broja zavoja rimarnog vitka N P i broja zavoja ekundarnog vitka N S N P N S. Parametri tranformatora uvjetuju širinu ojaa frekvencija ribližno jednolikim rijenoom nage. FE ZK
9 Konvencionalni širokoojani tranformator C kaacitet među zavojima rimarnog vitka C kaacitet među zavojima ekundarnog vitka L raini induktivitet rimarnog vitka L raini induktivitet ekundarnog vitka r ohmki gubici u vodiču rimarnog r ohmki gubici u vodiču ekundarnog vitka vitka r m gubici u jezgri C 3 kaacitet među vitcima L m induktivitet rimarnog vitka IT idealni tranformator. FE ZK
30 Konvencionalni širokoojani tranformator Induktivitet rimarnog vitka L m dominantno utječe na rijenone oobine u odručju nikih frekvencija korite e jezgre vioke ermeabilnoti. L a m 4. Teže je kontrolirati vladanje tranformatora na viokim frekvencijama zbog manjenja ermeabilnoti jezgre manjuje e rega među vitcima i mijenja e veličina rainog induktiviteta manjuje e rijeno nage na viokim frekvencijama b L n L bc C n Zahtjevi za što većim induktivitetom rimarnog vitka i što manjim rainim induktivitetima rotivni u jedan drugome. n N N P S. FE ZK
3 Konvencionalni širokoojani tranformator Konvencionalni tranformatori okazuju dobre oobine kad e tranformiraju otori velikih vrijednoti (totine ili tiuće ohma) oni niu rikladni za tranformiranje otora malih vrijednoti u širokom ojau frekvencija zbog velikog utjecaja rainih induktiviteta i kaaciteta među zavojima na višim frekvencijama. FE ZK
Širokoojani linijki tranformatori 3 Potrebno je oboljšati rijenone oobine konvencionalnog tranformatora u odručju viokih frekvencija oeban način namatanja vitaka na jezgru namotaji rimarnog vitka moraju e nalaziti u neorednoj blizini namotaja ekundarnog vitka ojedine namotaje rimarnog (ekundarnog) vitka treba što više razmaknuti jedan od drugog namotaji rimarnoga i ekundarnog vitka tvore onda jednu liniju FE ZK
Širokoojani linijki tranformatori 33 raini induktiviteti zavoja i kaacitet između zavoja rimarnoga i ekundarnog vitka dijelovi u raodijeljenih arametara linije oni utječu na karakteritičnu imedanciju linije oni ne manjuju rijeno nage već mu ridonoe. Takvi tranformatori nazivaju e širokoojanima linijkim tranformatorima broj zavoja rimarnog vitka jednak je broju zavoja ekundarnog vitka. FE ZK
Širokoojani linijki tranformatori 34 Širokoojani linijki tranformator za romjenu olariteta naona i e 3 i 4 Na nikim frekvencijama klo e vlada kao konvencionalni tranformator. Jednoliki rijeno nage u širokome frekvencijkom odručju otvaruje e amo kad je oteretni otor tranformatora (linije) jednak karakteritičnoj imedanciji iji kad je Z 0 = tad je ulazna imedancija linije jednaka i ne ovii o frekvenciji kao oljedica nerilagodbe (Z 0 ) javljaju e frekvencijke romjene ulazne imedancije linije FE ZK
Širokoojani linijki tranformatori 35 Z I Z 0 Z 0 jz0 tan j tan l l gdje u: βl električna duljina linije ij β = π/λ fazna kontanta l fizička duljina linije. Ovinot ulazne imedancije o frekvenciji može e manjiti uorabom kratkih linija jer l 0 ZI taj uvjet ograničava gornju graničnu frekvenciju radnog ojaa tranformatora gornja granična frekvencija ojaa jednaka je frekvenciji na kojoj e električna duljina linije može matrati malom [l (0 03) 3)λ] λ] odnono najvišoj frekvenciji enciji na kojoj je još valjana arokimacija Z I. FE ZK
Širokoojani linijki tranformatori 36 P P mak Konvencionalni tranformator Linijki tranformator f a f b f U odručju nikih frekvencija rijeno nage ovii o induktivitetu rimarnog vitka naga e renoi magnetkom regom vitaka tranformatora. 4 e 3 FE ZK
Širokoojani linijki tranformatori 37 U odručju rednjih i viokih frekvencija naga e renoi linijom kroz vodove linije teku jednake truje ali one u rotivnog mjera te truje zato ne magnetiziraju jezgru manjeni u gubici u jezgri na višim frekvencijama jezgra ne ridonoi rijenou nage oim na donjem kraju frekvencijkog odručja manjenje ermeabilnoti jezgre na višim frekvencijama nema utjecaja na obilježja rijenoa nage. P P mak Konvencionalni tranformator Linijki tranformator f a f b f Karakteritična tič imedancija ij linije ij ovii i o razmaku među đ vodičima i romjeru vodiča jednolika geometrija oigurava jednoliku karakteritičnu imedanciju duž cijele linije. FE ZK
Širokoojani linijki tranformatori 38 Tijeno uredene žice ili deblji vodiči oiguravaju nižu karakteritičnu imedanciju roblem jednolikoti geometrije najbolje rješava uoraba koakijalnog kabela linije nike imedancije dobivaju e u trakatoj tehnici (za velike nage). FE ZK
Širokoojani linijki tranformatori 39 Tranformator za retvorbu neimetrične obude u imetričnu e u i i u/ u 3 4 u/ Naon na vakoj olovici trošila jednak je olovici izlaznog naona linije. Jednake truje rotivnih mjerova teku kroz imetrične olovice otora trošila i one tvaraju imetrične (rotufazne) adove naona na njima. Otimalna vrijednot karakteritične imedancije linije je Z0ot. U ovim rimjerima i nema tranformacije imedancije ij odnono ona iznoi i :. FE ZK
Širokoojani linijki tranformatori 40 Tranformator imedancije u omjeru : 4 i i i e u u 3 i u uu 4 5 i 4 6 u u u u A 7 i 8 Tranformacija imedancije otiže e uorabom više linija ri čemu e one aralelno ajaju na jednome a erijki na drugom kraju ulazni otor utava linija mora biti rilagođen tj. njegova ulazna imedancija mora biti jednaka FE ZK
Širokoojani linijki tranformatori 4 oteretni otor (trošilo) mora onda biti otora 4 jer izlazi u i u 4. i Dvije linije koje u ojene aralelno na ulaznom kraju a erijki na izlaznom kraju tranformiraju dakle otor u omjeru : 4 okazuje e da takav klo tranformira naon u omjeru : i truju u omjeru : vaka od na izlazu aralelno ojenih linija zaključena je olovicom otora trošila tj. a otimalna vrijednot karakteritične imedancije linija je onda Z 0ot jer je u tom lučaju ulazni otor vake od linija također jednak i on ne ovii o frekvenciji 3 k d li ij t k đ j d k i i e i u i i u u 4 i 5 u 4 6 u u i u u A 7 i 8 FE ZK
Širokoojani linijki tranformatori 4 ri neotimalnim vrijednotima karakteritične imedancije (redoviti lučaj u raki) gornja granica radnog odručja frekvencija ograničena je uvjetom električki kratke linije. Kad u izvor i trošilo neimetričnih obilježja oj za tranformaciju imedancije u omjeru : 4 adrži amo jednu liniju. naoni truje i imedancije u ovom klou u otunoti u jednaki onima u klou dvije linije taj je klo olazište u izvedbi ojeva za više omjere tranformacije. i i i e u u 3 i u u 4 4 5 6 7 8 FE ZK
Širokoojani linijki tranformatori 43 i i i i e u u 3 4 u i i u Na nikim e frekvencijama klo vlada kao autotranformator. U analizi ovog kloa na rednjima i višim frekvencijama retotavlja e: da u linije bez gubitaka da fazna kontanta na liniji β = π/λ ovii o efektivnoj valnoj duljini λ na liniji (voditi računa o kraćenju valne duljine ovino o dielektričnim oobinama redtva između đ vodova linije). ij FE ZK
Širokoojani linijki tranformatori 44 i i i i i e u u 3 u i i u 4 U analizi ovog kloa retotavlja e: U U co l ji Z0 in l U I j in l I co l. Z 0 FE ZK
Širokoojani linijki tranformatori 45 Tranformator imedancije nataje ajanjem riključnica 4 i linije U I I U I U I I U. U (**) Izrazu za ulazni naon linije U na obje trane znaka jednakoti doda (U co βl) 0 l U co l U U co l ji Z in * i i i i e u u 3 4 u i i u FE ZK
Širokoojani linijki tranformatori 46 koriteći e odnoima naona i truja linije i tranformatora dobiva e rva jednadžba džb tranformatora t co l in l U U ji Z0. co l co l U otuku određivanja druge jednadžbe tranformatora očinje e dodavanjem I na obje trane izraza za ulaznu truju linije I U I I j in l I co l Z 0 U i zatim e denoj trani ovog izraza doda i oduzme j in l Z U U U I I j in l I l Z Z 0 co l j in. 0 0 FE ZK
Širokoojani linijki tranformatori 47 Iz roširene rve jednakoti linije (*) izračuna e U i uvrti u ovaj izraz U U I I j in l I co l Z 0 co l j in l U U ji Z0 Z0 co l in l co l što će uz omoć odnoa naona i truja linije i tranformatora (**) dati drugu jednadžbu tranformatora U in l I j I. Z co l 0 Tranformator je zaključen otorom trošila U I. i i i i u u 3 4 u i i u e FE ZK
Širokoojani linijki tranformatori 48 Koriteći taj odno i dijeljenjem a dobiva e ulazna imedancija tranformatora Z I co l jz0 in l I co l j in l Z0 U U ojau frekvencija u kojem e linija može matrati dovoljno kratkom ulazna je imedancija tranformatora l 0 Z I 4 Otimalna je vrijednot karakteritične imedancije linije Z 0ot... FE ZK
Širokoojani linijki tranformatori 49 Maa ili U CC odnono U DD Slično e izračunava ulazna imedancija na riključnicama više imedancije Z I co l jz0 in l Z 0 co l j in l Pretotavka o kratkoj liniji daje l Z I 4. 4 : 0. Nika imedancija Vioka imedancija FE ZK
Širokoojani linijki tranformatori 50 U klou na lici ikorišteni u konvencionalni i linijki tranformator. FE ZK
Širokoojani linijki tranformatori 5 Tranformatori za više omjere tranformacije Viši omjeri tranformacije otora od 4 dobivaju e uorabom više linija omjer tranformacije : 9 dobiva e aralelnim ajanjem ulaza triju linija i erijkim ajanjem njihovih izlaza omjer tranformacije : 6 dobiva e aralelnim l ajanjem j ulaza četiriju ij linija i erijkim ajanjem njihovih izlaza ili ak kakadnim ojem dvaju tranformatora omjerom tranformacije : 4. Necjelobrojni omjeri tranformacije otora dobivaju e kombiniranjem erijkog i aralelnog oja na ulazu i na izlazu korištenjem više linija. FE ZK