ELN3

ELN3

Nakreslite schému jednostupňového tranzistorového zosilňovača, vysvetlite význam jednotlivých súčiastok. Definujte základné parametre zosilňovačov. Vysvetlite osobitosti koncových a korekčných zosilňovačov.

PARAMETRE ZOSILŇOVAČA

Základnými parametrami (vlastnosťami) zosilňovača sú :

– zosilnenie, U,I, P- zosilňovače

– nelineárne skreslenie,

– stabilita – odolnosť proti rozkmitaniu,- dosahuje sa zápornou spätnou väzbou

– šírka pásma – kmitočtový rozsah, ktorý je zosilňovač schopný zosilniť., širokopásmové a úzkopásmové

ROZDELENIE ZOSILŇOVAČOV

V praxi sa používajú rôzne druhy zosilňovačov. Ak sa chceme pokúsiť o ich rozdelenie,

narazíme na množstvo rôznych hľadísk, podľa ktorých by sa zosilňovače mohli klasifikovať.

V odbornej literatúre sa najčastejšie stretávame s nasledujúcim rozdelením zosilňovačov:

1. Podľa použitých aktívnych súčiastok:

- elektrónkové zosilňovače,

- tranzistorové zosilňovače,

- zosilňovače s integrovanými obvodmi,

- zosilňovače s inými súčiastkami (výbojky, relé, optoelektronické prvky, atď.)

2. Podľa druhu a kmitočtu vstupného signálu:

- nízkofrekvenčné zosilňovače,

- vysokofrekvenčné zosilňovače,

- impulzové zosilňovače,

- jednosmerné zosilňovače.

Nízkofrekvenčné zosilňovače spracovávajú signály z oblastí zvukových kmitočtov 20 Hz

až 20 kHz. Používajú sa hlavne v elektroakustických zariadeniach.

Vysokofrekvenčné zosilňovače pracujú so signálmi s kmitočtami od 20 kHz vyššie.

Prevažne ide o signály používané na bezdrôtový prenos správ. Medzi vysokofrekvenčné

zosilňovače patria aj napríklad mikrovlnné zosilňovače.

Impulzové zosilňovače sa používajú tam, kde sa pracuje s impulzmi, napr. v rôznych

impulzových prenosových systémoch (prenos údajov počítača, rádiolokácia atď.)

Jednosmerné zosilňovače sú podstatnou súčasťou rôznych meracích a regulačných

zariadení, analógových počítačov apod. Používajú sa tiež tam, kde

ZOSILNENIE ZOSILŇOVAČA

Zosilnenie zosilňovača definujeme ako:

napäťové zosilnenie:

AU =

Prúdové zosilnenie:

A_I =

Výkonové zosilnenie:

A_P=

Vstup zosilňovača  tvoria svorky 1 – 1´, na ne je privedené napätie zo striedavého zdroja.

Výstup 2 – 2´ je pripojený na záťaž R_Z.

Zdroj a vonkajšia záťaž sú od zosilňovača galvanicky oddelené väzbový kondenzátormi C_V1 a C_V2.

Kľudový pracovný bod P, zvolený v triede A, je vo výstupných charakteristikách nastavený jednosmerným kolektorovým prúdom I_C, kolektorovým napätím U_CE a prúdom bázy I_B.

Požadované hodnoty napätia a prúdu sa nastavia vo vstupnom obvode rezistorom R_B, vo výstupnom obvode rezistory R_C a R_E.

Obvodmi zosilňovača prechádza jednosmerný prúd a nameriame tu len jednosmerné napätia. Jedná sa o jednosmerné nastavenie pracovného bodu a hovoríme, že sa obvod nachádza v statickom stave.

Kondenzátor C_E zaisťuje, že sa emitorový rezistor R_E pre striedavú zložku emitorového prúdu takmer neuplatní,  a nemení sa tým poloha kľudového  pracovného bodu.

PRACOVNÝ BOD A ZAŤAŽOVACIA PRIAMKA

Pracovný bod P leží na určitej výstupnej charakteristike tranzistora a tzv. zaťažovacej priamke. Voľba  charakteristiky, alebo nastavenie prúdu do bázy, je určená veľkosťou rezistora R_B. Pretože je R_B » R_E, môžeme oproti R_B zanedbať nielen veľkosť R_E, ale i odpor medzi bázou a emitorom.

Potom pre prúd do bázy platí podľa Ohmovho zákona:

             

Zaťažovacia priamka určuje prúdové a napäťové pomery kolektorového obvodu. Pre ten môžeme podľa II. Kirchhoffovho zákona napísať rovnicu:

            U_N = R_C.I_C + U_CE + R_E.I_E

Pretože platí IC ~ IE, môžeme výraz zjednodušiť na

            U_N = I_C(R_C + R_E) + U_CE                                                        (1)

Výraz (1) vyjadruje rovnicu zaťažovacej priamky. Priamka je určená dvoma bodmi, ktoré určíme ako priesečníky s osami U_CE a I_C.

bod A

Medzný stav – tranzistor je uzavretý ⇒ I_C = 0

Po dosadení do výrazu (1) dostaneme

U_CE= U_N, čiže súradnicu priesečníka priamky s osou U_CE.

bod B

Medzný stav – tranzistor je skratovaný ⇒U_CE = 0

Po dosadení do výrazu (1) dostaneme

Spojením bodov A a B dostaneme zaťažovaciu priamku, ktorá určuje všetky možnépomery na tranzistore. Priamka pretína zvolenú VA charakteristiku tranzistora v pracovnom bode P, ktorý určuje kľudový prúd bázy. Ten sa nastaví pri napájacom napätí U_N pomocou rezistora R_B.

STATICKÝ STAV

Ak nie je na vstupe zosilňovača signál, pracovný bod P sa nepohybuje a obvod sa

nachádza v tzv. statickom stave.

DYNAMICKÝ STAV

Po pripojení striedavého napätia u₁ sa podľa okamžitej hodnoty signálu posúva

pracovný bod – obvod sa nachádza v dynamickom stave.

Zmena napätia báza – emitor _U_BE vyvolá zmenu prúdu do bázy I_B a tá vyvolá zmenu kolektorového prúdu _IC podľa zaťažovacej priamky. Zmena kolektorového prúdu vyvolá

však zmenu kolektorového napätia _U_CE.

VÝKONOVÉ (koncové zosilňovače) ZOSILŇOVAČE

Úlohou výkonových (koncových) zosilňovačov je zosilniť signál z predzosilňovačov na požadovaný výkon do záťaže. Záťaž tvorí spravidla reproduktorová sústava, v ktorej sa elektrický výkon premení na akustický. Reproduktory sa pripojujú k zosilňovaču pomocou výstupného transformátora alebo modernejšie priamo, bez výstupného transformátora. Používa sa dvojčinné zapojenie, tj. zosilňuje sa zvlášť kladná polvlna signálu a zvlášť záporná a preto je potrebné použiť dva zosilňovače triedy „ B“ pracujúce paralelne. Popíšeme

základné zapojenie výkonových zosilňovačov.

Činnosť zosilňovača

Na je nakreslené jednoduché zapojenie dvojčinného zosilňovača s dvoma tranzistormi NPN. Každý z oboch tranzistorov môže zosilniť len kladnú časť vstupného signálu. Preto je potrebné, aby druhý tranzistor V_T2 bol budený rovnakým signálom, ale fázovo posunutým o 180° oproti signálu na tranzistore VT1. Tohto otáčania fázy (polarity) sa dosahuje pomocou transformátora Tr1. Funkcia zosilňovača je jednoduchá. Pri kladných polvlnách zosilňovaného striedavého signálu sa otvára tranzistor V_T1 a tranzistor V_T2 sa pritom signálom s obrátenou polaritou zatvára. Pri druhej polvlne sa tranzistor V_T1 zápornou polaritou zatvára a tranzistor V_T2 sa naopak otvára. Vo výstupnom transformátore sa vplyv zmien kolektorových prúdov oboch

tranzistorov sčíta. Ako záťaž je použitý reproduktor. Spoločný emitorový rezistor R_E slúži k teplotnej stabilizácii pracovného bodu a k symetrizácii oboch zosilňovacích vetiev. Teplotnú stabilizáciu zaisťuje taktiež rezistor Rυ.

Korekčné zosilňovače:

.

.

.

.

.

.

Kontrolné otázky – test T6

1. Ako pracuje zosilňovač?

2. Ktoré kmitočty zosilňuje nízkofrekvenčný zosilňovač?

3. Čo určuje pracovná trieda zosilňovača?

4. Aké je najčastejšie používané zapojenie tranzistora v zosilňovači?

5. Akým napätím sa musí napájať tranzistorový zosilňovač?

6. Čo určuje pracovný bod tranzistora?

7. Čo určuje zaťažovacia priamka zosilňovača?

8. Čo znamená stabilizácia pracovného bodu tranzistora?

9. V ktorej triede najčastejšie pracuje výkonový zosilňovač?

10. Na akom princípe pracuje dvojčinný zosilňovač?