5. kapitola: Vysokofrekvenční zesilovače (rozšířená osnova)

Transkript

1 Punčochář, J: AEO; 5. kapitola 1 5. kapitola: Vysokofrkvnční zsilovač (rozšířná osnova) Čas k studiu: 6 hodin íl: Po prostudování této kapitoly budt umět dfinovat pracovní bod BJT a FET určit funkci VF zsilovač v přnosovém řtězci popsat základní obvodové principy VF zsilovačů zdůvodnit použití AV posoudit stabilitu VF zasilovač Výklad 1. Nastavní pracovního bodu BJT NASTAVENÍ PAOVNÍHO BODU BIPOLÁNÍHO TANZISTOU U N I 1 I K 1 K U V2 i V1 I B U KE E E 0,6 V u i 2 E I E Z = E // E (a) U 2 U E (b) Obr.6.3 Základní zapojní SE (vyznačny stjnosměrné poměry; pro střídavý signál lz poměry upravit podl varianty b) Tranzistor musí mít nastavn vhodný pracovní bod. Vždy platí (2. Kirchhoffův zákon), ž napájcí napětí U N j dáno součtm napětí U K na odporu K, U KE mzi odpovídajícími vývody tranzistoru a U E na mitorovém odporu E U N = U K + U KE + U E Má-li tranzistor proudový zsilovací činitl β >> 1, platí pro proudy kolktoru I K a mitoru I E, ž I E I K a tdy i U E / E U K / K.

2 Punčochář, J: AEO; 5. kapitola 2 Aby byla limitac signálu symtrická, volí s obvykl U K U KE = (U N -U E )/2. Potom I K I E = (U N - U E )/(2 K ) ; U E = E I E = (U N - U E ) E /(2 K ). Elmntární úpravou dostanm, ž U E = U N E /(2 K + E ) Zřjmě platí, ž stjnosměrné napětí na odporu 2 musí být U 2 = U E + U BE U E + 0,6 V U BE 0,6 V j typická hodnota napětí báz-mitor. Volím-li proud odpory 1 a 2 mnohonásobně větší nž proud báz tranzistoru I B (prakticky I 1 > 5I B ), lz považovat dělič 1, 2 za nzatížný ( tvrdý ) a platí U N 2 /( ) U E + 0,6 V Musím proto volit příčný odpor dělič tak, aby U N /( ) > 5.I B = 5.I K /β β j proudový zsilovací činitl tranzistoru (h 21E ). Potom 2 = (U E + 0,6).( )/U N a 1 = ( ) Příklad: Nchť j Z = 60 kω. Volím K < Z /5 = 12 kω, volím K = 10 kω. Požadujm zsílní A UKSE = -10. Potom určím E = K /10 = 1 kω. Pro U N = 12 V j U E = U N E /(2 K + E ) = 12.1/( ) 0,6 V; I K I E = U E / E = 0,6 ma; I B = I K /β = β = 100 = 6 µa; U N /( ) = 12/( ) > 5. 6 µa = 30 µa ( ) < 12V/30µA = 400 kω. Zvolím = 300 kω a dopočítám nyní 2 = (U E + 0,6).300/12 = 30 kω a určím 1 = ( ) - 2 = = 270 kω. V praxi zvolím 1 = 270 kω a místo 2 zapojím proměnný odpor složný z pvné části 22 kω a trimru 15 kω. Pracovní bod tak můžm nastavit podl potřby NASTAVENÍ PAOVNÍHO BODU UNIPOLÁNÍHO TANZISTOU (S VODIVÝM KANÁLEM JFET, MOSFET) U DD = 10 V G I D D G U GS S d 5,1kΩ U DS S 1kΩ Obr Obrázk k příkladu

3 Punčochář, J: AEO; 5. kapitola 3 U DSP =U GS - U P PAABOLA I D ODPOOVÁ OBLAST SATUAČNÍ OBLAST (oblast vlkého odporu) U GS = 0 U GS1 < 0 U GS2 < U GS1 U P U GS1 + U P = U GS1 - U P U DS Obr.6.8. Výstupní charaktristiky tranzistoru NJFET Pro FE tranzistory s zabudovaným kanálm platí v tzv. saturační oblasti U DS > U DSP = U GS - U P = U GS přibližný vztah (nzaměňovat za saturační oblast bipolárních tranzistorů) I D = I DSS.(1 - U GS /U P ) 2, kd I D j proud vývodm D I S = I D j proud vývodm S I DSS = I D při napětí U GS = 0 U P j prahové napětí Příklad 1 J dán NMOSFET (dpltion) s vlastnostmi: I DSS = 5 ma, U P = - 2 V, U A = = 120 V. Určt pracovní bod (obr.6.14). Přdpokládám-li, ž pracovní bod bud v saturační oblasti U DS > U DSP = U GS - U P = U GS -(-2) = U GS +2V, můžm proto použít uvdný vztah: I D = I DSS.(1 - U GS /U P ) 2 Ovšm proud do G j prakticky nulový, proto zřjmě platí U GS = - S I D, proto dál platí I D = I DSS.(1 + I D.1000/U P ) 2 = (1+I D 1000/(-2)) 2 = = (1-500I D ) 2 = (1-1000I D + 2, I D 2 ) Elmntární úpravou obdržím kvadratickou rovnici 2, I D I D + 1 = 0 jjímž fyzikálně správným řšním j proud I D = 1,07 ma. Potom U GS = -I D.1000 = = -1,07 V ( a to j správně v intrvalu 0 až U P ), U DS = , = 3,47 V. Zkontrolujm U DSP = -1,07 -(-2) = 0,93 V. Platí tdy U DS = 3,47 V > U DSP = 0,93 V; NMOSFET j skutčně v saturační oblasti, vztah byl použit oprávněně. Příklad 2 Přdpokládjm, ž na obr.6.14 mám NJFET (NMOSFET) s paramtry U P = -3,5 V, I DSS = 10 ma. Požadujm pracovní bod I D = 5 ma ; U DS = 5 V, nyní při napájcím napětí U DD = 15 V. Stanovit nyní musím i S a d (nplatí údaj na obr.).

4 Punčochář, J: AEO; 5. kapitola 4 Njdřív uvažujm, ž tranzistor bud v saturační oblasti. Potom z rovnic I D = I DSS.(1 - U GS /U P ) 2 platí = (1- U GS /(-3,5)) 2 a proto 1+U GS /3,5 = ±1/ 2. Odsud U GS = -1,025 V nbo -5,975 V. Fyzikální význam má pouz hodnota v intrvalu 0V až U P = -3,5 V, pro mnší U GS j již proud I D prakticky nulový. Protož platí U GS = - S I D, dostanm pro dané podmínky, ž S = -(-1,025)/ = 205 Ω. Dál musí platit (opět aplikac 2. Kirchhoffova zákona) U DD = d I D + U DS + S I D, z toho plyn d = (U DD -U DS )/I D - S = (15-5)/ Ω = 1, Ω = 1,795 kω G s volí typicky asi 1 MΩ. Příklad 3 Nyní přdpokládjm, ž do určné struktury z příkladu 2 (U DD = 15 V, d = 1,795 kω, S = 205 Ω) osadím tranzistor s jinými paramtry: I DSS = 12 ma, U P = - 4 V. Jaký pracovní bod s nastaví nyní? Musí opět platit, ž U GS = I D a současně vztah I D = I DSS.(1 - U GS /U P ) 2. Dosadím-li za U GS, dostanm po úpravách rovnici 2 ( 205 I ) D ID ID + 1= 0 2 UP UP IDSS Řšním získám dva kořny I D1 = 5,869 ma a I D2 = 64,89 ma. Smysl má pouz proud, ktrý vytvoří na odporu S úbytk napětí v intrvalu 0 až U P = - 4 V, tdy proud 5,869 ma. To přdstavuj odchylku + 17% pracovního proudu I D proti výchozí hodnotě 5 ma. Osadím-li do stjné struktury tranzistor s paramtry I DSS = 8 ma a U P = - 3 V, obdržím stjným postupm pracovní proud I D = 4,125 ma. NASTAVENÍ PAOVNÍHO BODU UNIPOLÁNÍHO TANZISTOU (S INDUKOVANÝM KANÁLEM MOSFET) Používané symbolické značky jsou uvdny na obr Jdná s o tranzistory řízné polm, v ktrých s vytváří vodivý kanál až při napětích U GS > U T > 0 (pro NMOSFET). Pro U GS < U T j kanál zcla nvodivý. Obdobně jako na obr.6.8 i zd platí, ž SATUAČNÍ OBLAST j určna parabolou ( pinch-off-parabola) U DSP = U GS - U T (U T - thrshold voltag), přičmž v zsilovacím ržimu musí platit U DS > U DSP. V této oblasti j V-A charaktristika popsána vztahm I D = K (U GS - U T ) 2 U GS j napětí mzi vývody G-S (obr.6.19) K j konstanta pro daný tranzistor [A/V 2 ] U T j thrshold voltag - opět charaktristické pro daný tranzistor I D 0 pro U GS < U T TENTO VZTAH PLATÍ I PO FE TANZISTOY SE ZABUDOVANÝM KANÁLEM, POUZE UČÍME KONSTANTU K POMOÍ I DSS : při U GS = 0 platí I DSS = K (0 - U T ) 2, tdy K = I DSS /(U T ) 2, NYNÍ JIŽ LZE PSÁT, ŽE I D = K (U GS - U T ) 2 = I DSS /(U T ) 2. (U GS - U T ) 2 = I DSS.( U GS / U T -1) 2 = I DSS.( 1- U GS / U T ) 2, význam U T a U P j stjný

5 Punčochář, J: AEO; 5. kapitola 5 G D D I D U DSP = U GS - U T G S (a) S 5 ma 1,25 ma Obr a) Možné symboly NMOSFET (indukovaný kanál); b) jho výstupní charaktristiky U GS2 - U T = 2V (b) U GS1 (3V)> U T U GS U T (2V) >0 U DS Na obr.6.23 j zapojní SS zsilovač s tranzistorm NMOSFET (indukovaný kanál; K = 2,96 ma/v 2, U T = 2 V, U A = 156 V). Určt pracovní bod. U DD = 10 V G1 240kΩ D 1kΩ G2 150kΩ U G G G U GSQ D D S 100Ω S S I D U S Z 1kΩ I D Obr Zapojní zsilovač SS Njdřív s musím přsvědčit, zda j tranzistor v saturační oblasti. Pro stjnosměrné napětí na vývodu G tranzistoru platí: U G = U DD G2 /( G1 + G2 ) = =10.150/( ) = 3,846 V. Současně musí platit, ž stjnosměrné napětí na odporu S j U S = S I D a stjnosměrné napětí mzi G a S j U GS = U G - S I D. Po dosazní do vztahu I D = K (U GS - U T ) 2 získávám I = K U I ) U 2 = K ( U U ) I.Po dosazní za uvdné podmínky D [ ] [ ] 2 ( G S D T G T S D 2 4 dostanm rovnici ID10 ID , = 0, kd fyzikální smysl má řšní I D = 5,2 ma. Nyní můžm určit napětí U DS = U DD - I D ( D + S ) = 10-5,2.1,1 = 10-5,72 = 4,28 V. V saturační oblasti musí platit U DS > U GS - U T = U G - S I D -U T = 3,85-0,52-2 = 1,33 V, tato podmínka j splněna, použití vztahu j proto oprávněné.

6 Punčochář, J: AEO; 5. kapitola 6 Na obr.6.20 platí: K = 0,25 ma/v 2, U T = 2,5 V. Jaké jsou pracovní poměry (pracovní bod)? Proud do G lz prakticky vždy zandbávat, platí proto U DS = U GS a I D = K(U GS - U T ) 2 = K(U DS - U T ) 2 = U DS = U DD - D I D = K [(U DD - D I D ) - U T ] 2 G (510kΩ) G D D U DD = 15 V (1,5 kω) U DS I D U GS S Obr Nastavní pracovního bodu (NMOSFET s induk. kanálm) Po umocnění a základních úpravách dostanm vztah I D 2 D 2 - [2 D (U DD - U T ) + 1/K]I D + (U DD - U T ) 2 = 0 Po dosazní poměrů z obr.6.20 dostanm kvadratickou rovnici 2, I D I D + 156,25 = 0 ktrá má dva kořny: 5,27 ma a 13,17 ma. Fyzikálně správný smysl má proud I D = = 5,27 ma, protož na odporu 1,5 kω vyvolá úbytk 5,27.1,5 = 7,905 V a na tranzistoru j tak vhodné napětí U DS = U DD - D I D = 15-7,905 = 7,095 V = U GS. 2. VF zsilovač

7 Punčochář, J: AEO; 5. kapitola 7 Přijímací anténu j výhodné si přdstavit jako gnrátor napětí UA a v sérii zapojnou impdancí Z A. Napětí UA má vlikost UA = h A E, kd h A j tzv. fktivní výška antény a E j intnzita lktromagntického pol v místě antény. ozlišujm antény laděné a nladěné. ozměry laděných antén jsou při tom volny tak, aby na pracovním kmitočtu přijímač pracovaly v rzonanci, tdy vykazovaly pouz rálnou složku impdanc Z A. Anténa chová jako zdroj napětí s vnitřním odporm A. Takové antény jsou určny pro činnost na pvném kmitočtu nbo pro činnost v vlmi úzkém kmitočtovém pásmu. Pro přijímač určné pro práci na DV, SV a KV s používají antény nladěné. Většinou jd o drátové antény nbo o antény magntické (rámové nbo fritové). Koncpc přímozsilujícího přijímač - blokové schéma j na Obr vznikla na počátku rozvoj přijímačové tchniky a pro něktré použití přtrvává do dnšních dnů. Vývojově njstarším typm rádiového přijímač byl dtktorový přijímač ( krystalka ). Tn obsahoval anténu, za níž násldoval slktivní vstupní obvod s vhodně zapojným rzonančním obvodm L, provádějícím výběr zvolné stanic. Na něj byl vázán dtktor (lktrolytický, později krystalový ap.), ktrý byl při silných vstupních signálch již schopn vybudit sluchátka s vlkou impdancí. Protož krystalka měla vlmi malou citlivost a slktivitu, byla postupně doplňována o NF zsilovač a přdvším o VF zsilovač. Tn umožnil navázání dtktoru přs další laděný rzonanční obvod čímž s zlpšila clková slktivita přijímač.

8 Punčochář, J: AEO; 5. kapitola 8 Suprhtrodyn j složn z pvně naladěného přijímač s přímým zsílním, ktrý s v tomto případě nazývá mzifrkvnční zsilovač, a z přdřazného měnič kmitočtu. Měnič kmitočtu uskutčňuj kmitočtovou transpozici signálů žádaných kmitočtů do pásma propustnosti mzifrkvnčního zsilovač. Touto skladbou j možné využít dobrých vlastností přijímač s přímým zsílním a při tom dosáhnout toho, ž jak šířka propustného pásma, tak i zsílní s při přlaďování přijímač prakticky nmění. Vlastní měnič kmitočtu j tvořn směšovačm a místním oscilátorm zvaným htrodyn. V něktrých případch j přd měnič kmitočtu zařazn vysokofrkvnční zsilovač, zvaný prslktor. Blokové schéma jdnoduchého suprhtrodynu s přdzsilovačm ukazuj Obr Při idalizaci procsu směšování můžm na výstupu směšovač získat čtyři kmitočtově odlišné signály (viz Obr. 3.3) a to signály o kmitočtu fs a fh (pro ktré s směšovač chová jako zsilovač), signál o kmitočtu fs+ fh a signál o kmitočtu fs - fh. Absolutní hodnotu musím uvažovat proto, ž kmitočt fh můž být větší al také mnší nž kmitočt fs.

9 Punčochář, J: AEO; 5. kapitola 9 Vstupní obvody přijímačů pro nízké a střdní kmitočty Přijímač pro tyto kmitočtové rozsahy pracují obvykl s nladěnými anténami. Používá s téměř výhradně vazba induktivní nbo kombinovaná vazba induktivní s kapacitní vazbou napěťovou (viz Obr. 4.4c,, f). Ostatní typy vazb při přlaďování přijímač v vlkém rozmzí kmitočtu způsobují značnou nrovnoměrnost přnosu napětí (Obr. 4.4a, b, d). Při použití induktivní vazby vstupního obvodu s anténou můžm vazbní cívku volit s vlkou indukčností (pak vazbní cívka s kapacitou antény rzonuj pod dolním kmitočtm rozsahu přijímač), nbo s malou indukčností (pak vazbní cívka spolu s kapacitou antény rzonuj nad horním okrajm rozsahu přijímač). Výhodnější j provdní s vlkou indukčností, protož při ladění přijímač směrm k vyšším kmitočtům klsá přnos napětí z antény, současně al stoupá přnos vysokofrkvnčního zsilovač a tím s obě změny částčně kompnzují. Také samotné změny přnosu vazbního obvodu jsou pro tnto případ podstatně mnší, nž pro vazbní obvod s malou indukčností. Vstupní obvody přijímačů pro vysoké a vlmi vysoké kmitočty Přijímač pracující na těchto kmitočtch obvykl pracují s laděnými anténami. Výjimkou jsou širokopásmové přhldové přijímač, ktré vzhldm k své funkci musí mít anténu širokopásmovou. Laděné antény mají jdnoznačně dfinovanou impdanci. Obvykl jsou na pracovním kmitočtu vyladěné do rzonanc a jjich výstupní impdanc má ryz odporový charaktr. Vstupní obvody přijímačů pro vysoké kmitočty jsou obvykl konstruovány s dvojitou transformátorovou nbo dvojitou autotransformátorovou vazbou. Zálží na tom, zda j anténní svod symtrický nbo nsymtrický (koaxiální kabl). Několik typických zapojní vstupních obvodů pro oblast VKV j na Obr Vdl těchto zapojní s např. u tlvizních přijímačů používají vstupní obvody v tvaru laděných článků Π nbo T, ktré mohou současně plnit funkci transformátorů impdanc.

10 Punčochář, J: AEO; 5. kapitola 10 Laděné zsilovač s tranzistory a intgrovanými obvody Napětí přiváděné na vstup přijímač má obvykl vlmi malou úrovň. Obvykl j ho třba přd dalším zpracováním zsílit a zbavit rušivých kmitočtově odlišných složk. Pro tyto účly slouží vysokofrkvnční přdzsilovač nazývaný prslktor. Vlastní návrh j značně komplikovaný vzhldm k silné vnitřní zpětné vazbě tranzistorů, způsobované nnulovou vlikostí admitanc y12. Tato zpětná vazba způsobuj, ž s tranzistor chová takřka v clém kmitočtovém pásmu jako potnciálně nstabilní prvk. Nstabilitu prslktoru j třba potlačit. K tomu slouží unilatralizac" (nbo alspoň nutralizac) [ 4 ] zsilovač nbo častěji mtoda vycházjící z skutčnosti, ž zatížím-li vstupní i výstupní svorky zsilovač mnší hodnotou odporů, nž odpovídá výkonovému přizpůsobní, stupň stability s zvýší. Jiný způsob spočívá v vhodném zapojní zsilovacího stupně. Vhodné vlastnosti má kaskoda SE-SB tvořná tranzistory T1 a T3 na Obr. 4.12a, dodávaná často jako monolitický IO, ktrá má zpětnovazbní admitanci rdukovanou vlmi výrazně (asi o 2-3 řády). To konstrukci prslktoru usnadňuj. Uvažujm njprv kaskodu SE-SB. Z stjnosměrného hldiska mohou být oba tranzistory kaskody zapojny sériově nbo parallně. ozhodující j při tom vlikost stjnosměrného napětí, ktré j k dispozici. Admitanční paramtry "synttického" tranzistoru lz určit z admitančních paramtrů dílčích tranzistorů pro zvolnou hodnotu nastavného pracovního bodu (Ik, Uk), daný kmitočt a danou tplotu přchodu.

11 Punčochář, J: AEO; 5. kapitola 11 Typická zapojní prslktorů s diskrétními tranzistory jsou na Obr Zapojní na Obr. 4.11b j výhodné v tom, ž dvouhradlový tranzistor MOS j vlivm stínícího účinku hradla G2 prakticky absolutně stabilní v clém pracovním kmitočtovém rozsahu. Šumové vlastnosti obou zapojní jsou srovnatlné a asi do 300 MHz nmusí šumové číslo přkročit hodnotu 1,5 db. Zsilovač pro AM signály musí v clém rozsahu vstupního signálu pracovat jako linární. Proto musí být zapojní opatřna účinnou rgulací zsílní (ruční nbo automatickou). Na Obr j tato rgulac umožněna řídicím napětím AV (pro zapojní Obr. 4.12a jsou to řádově stovky milivoltů, pro Obr. 4.12b jdnotky voltů). Bz rgulac zisku by zjména druhé zapojní (difrnční zsilovač) už při poměrně malých úrovních vstupního signálu způsobovalo okrajování amplitud zsilovaného signálu (což s často využívá u zsilovačů pro zsilování signálů s FM). Unilatralizac j vykompnzování zpětného přnosu nrgi z výstupu tranzistoru na jho vstup. Provádí s liminací zpětnovazbní admitanc přídavným pasivním obvodm. Používá s zjména u zsilovačů s tranzistorm v zapojní SE, j-li admitanc rlativně vliká. Kaskoda j kaskádní zapojní dvou tranzistorů, z nichž první j zapojn s spolčným mitorm (SE), druhý s spolčnou bází (SB), obr Přdností tohoto zapojní j téměř nulová zpětnovazbní admitanc výsldného obvodu kaskody. Každý tranzistor můž mít obcně nastavn jiný klidový pracovní bod, avšak většinou mají oba tranzistory nastavny pracovní body stjné.

12 Punčochář, J: AEO; 5. kapitola 12 Zadání Kaskodové řazní tranzistorů 1) Určt pracovní bod tranzistoru T 1 2) Určt hodnotu K tak, aby stjnosměrné napětí na K (U K ) bylo rovno napětí mzi kolktorm a mitorm tranzistoru T 2 (U KET2 ), tdy U K = U KET2. 3) Nakrslt signálové schéma obvodu. Přdpokládjt, ž difrnční odpory všch diod jsou zandbatlné a všchny kapacity jsou vhodně volny tak, ž jjich impdanc lz považovat za nulové (v oblasti uvažovaných kmitočtů). 4) Určt přnos z vstupu do kolktoru T 1 (napěťový). 5) Určt přnos z vstupu na výstup (zsílní). 6) Určt vstupní odpor struktury 7) Odhadnět vstupní kvivalntní kapacitu Millrův jv z znalosti přnosu získaného v bodě 4 pro KE = 5 pf

13 Punčochář, J: AEO; 5. kapitola 13 Schéma U N D ZD K V2 Výstup Zadané hodnoty: Vstup V1 B U B 4V 0,6V 0,6V T 2 T 1 E D = 10 KΩ DZ = 4,7 kω B =? kω E1 =? Ω E2 =? Ω U N =? V β volt v rozmzí 100 až 300 shodně pro oba tranzistory 3x0,6V U E E1 E2 Pásmové zsilovač Jdná s o zsilovač naladěné na pvný mzifrkvnční kmitočt. Zsílní pásmového zsilovač a jho slktivita tvoří asi 90% zsílní a slktivity clého přijímač. Vlastní zsílní musí být takové, aby i njslabší přijímaný signál dosáhl na vstupu dmodulátoru úrovň potřbnou pro bzchybnou dmodulaci. Mtodika jjich návrhu j totožná s mtodikou návrhu slktivních vysokofrkvnčních zsilovačů až na skutčnost, ž jd o zsilovač pvně naladěné. Většina komrčních i profsionálních přijímačů s v současné době konstruuj s slktivními obvody typu filtrů s soustřděnou slktivitou. lý požadovaný tvar požadované křivky slktivity j vytvářn v jdiném filtru soustřděné slktivity, ktrý j umístěný na vstupu pásmového zsilovač. Samotný zsilovač s pak konstruuj jako odporově vázaná širokopásmová kaskáda zsilovacích stupňů. Tato koncpc vyhovuj konstrukci monolitických IO. Pokud jd o zpracování FM nbo impulsních signálů j tato koncpc bzproblémová. Pro zpracování signálů s AM j třba lmntární zsilovač vybavit účinnou automatickou rgulací zsílní, aby ani njsilnější signály nbyly amplitudově omzovány. Základními paramtry pásmového zsilovač jsou pracovní kmitočt f0 (podl použití přijímač j f0 rovno stovkám khz až stovkám MHz), šířka propouštěného pásma B, tvar křivky slktivity, napěťové a výkonové zsílní, stupň potlační signálů vně propustného pásma a průběh fázové charaktristiky nbo skupinového zpoždění. Při tom musí být zaručna stabilita zsilovač v clém rozmzí běžných pracovních podmínk. Monolitické pásmové zsilovač s njčastěji vyskytují v dvou základních variantách a sic jako kaskády kaskod SE-SB nbo kaskády difrnčních zsilovačů. Jdnotlivé typy IO s pak

14 Punčochář, J: AEO; 5. kapitola 14 liší např. způsobm vazby mzi zsilovacími stupni, počtm stupňů, zavdním obvodů pro automatickou rgulaci zsílní a pod. Základní zapojní difrnčního zsilovač (xistuj clá řada variant zapojní) a jho přvodní charaktristiky jsou na Obr

15 Punčochář, J: AEO; 5. kapitola 15

16 Punčochář, J: AEO; 5. kapitola 16 V řadě případů s u monolitických pásmových zsilovačů stkávám s mitorově vázanou dvojicí S-SB, znázorněnou na Obr. 4.54a. Zapojní má nsymtrický vstup i výstup, což pro řadu praktických aplikací přdstavuj výhodu. Výhodou j opět silná rdukc zpětnovazbní admitanc a tdy zvýšní stability a to i v srovnání s klasickým difrnčním zsilovačm. Uvdné zapojní navíc vykazuj symtrické okrajování amplitud zsilovaného signálu, aniž s tranzistory dostanou do saturac, a proto s využívá přdvším u zsilovačů pro FM. Zjména pro vstupní obvody monolitických pásmových zsilovačů s používá symtrický kaskodový zsilovač z Obr. 4.54b. Jho stabilita j vyšší nž u jdnoduché kaskody. Má vlmi malou vstupní kapacitu a také výhodné šumové vlastnosti. J rovněž vhodný zjména pro FM přijímač.

17 Punčochář, J: AEO; 5. kapitola 17 Stabilita zsilovač

18 Punčochář, J: AEO; 5. kapitola 18 a) Shrnutí základních vlastností: r = U T I E Odpor vstupní lktrody ib Zapojní SE Zapojní S Zapojní SB ( β + ) ( r ) = ( + 1) ( r + ) = 1 + ib β i = r Vstupní odpor: i n = in V ib V = 1 2 = in V ib V = 1 2 in = r + r Výstupní odpor: out ( ) r V S out = 1+ 8) + r β + 1 r out = out r out Napěťové zsílní: A U Proudové zsílní: A I Výkonové zsílní: A P A I A U = 8) + r A = A U V A β + I V r 9) ( β + 1) r β A I = A V U + = A U + r 1 V ( β + 1) ( β + 1)( + r ) A I β A U A U = A I + r in P = AU 2 in AP = A 2 U AP = AU 2 1 r 9) ω 3 db 1 ω 3 = B ω 3 = 1 B Vstupní arazitní kapacita MK = B 1+ + r B Využití Zapojní pro nf a vf obvody Měnič impdanc nf vstupní obvod vf zsilovač na f > 100 MHz 8) Při výpočtu zsílní j potřba i zahrnout vliv zátěž 9) Při 0

19 Punčochář, J: AEO; 5. kapitola 19 b) Shrnutí základních zapojní Schéma zapojní : Signálové schéma: Zapojní SE U B u E E1 2 E2 u2 B Û1 V 0 V r E E i r E Û 2 Zapojní S U B u1 1 1 Û 1 V 0 V E i r 2 E 2 u2 E E Û 2 Zapojní SB U E r E i B 1 u2 Û 1 E 0 V B Û 2 E 2 E

20 Punčochář, J: AEO; 5. kapitola 20 Shrnutí základních vlastností zapojní s unipolárním tranzistorm Při pohldu na signálové modly na obr. 6.1 kd jsm zahrnuli i vliv kapacity GD vidím, ž situac j stjná, jako když jsm řšili zapojní s tranzistory BJT. Stačí pouz udělat substituc: ˆ B Uˆ, G r m U r, D E S B G D Vstupní odpor unipolárních tranzistorů j vlmi vlký, takž nmá vůbc smysl β nboť β. uvažovat o proudovém zsílní ( ) GD a) D c) GD D G 0 V S i D Û 2 G 0 V S i Û 1 r m r m Û 1 S S1 Û 2 S2 b) S S i r 0 V Û 1 S G GD D Û 2 Obr. 6.1: Signálové modly unipolárních tranzistorů s zahrnutím vlivu kapacity a) Zapojní s spolčným mitorm SS b) Zapojní s spolčnou bází SG c) Zapojní s spolčným kolktorm SD GD

21 Punčochář, J: AEO; 5. kapitola 21 Txt k prostudování [1] Žalud, V.: Modrní radiolktronika, BEN - tchnická litratura Praha 2000, ISBN [3] Prokš, A.: ádiové přijímač a vysílač. VUT v Brně, 2005, ISBN Další studijní txty [2] Mohylová, J. Punčochář, J.: ELEKTIKÉ OBVODY II (ZÁKLADY ELEKTONIKY) Ostrava 2010 Nobilis, J.: TEOIE ELEKTONIKÝH OBVODŮ VI (VF zsilovač, směšovač), Střdní průmyslová škola lktrotchnická a Vyšší odborná škola Pardubic, Pardubic 2001 Otázky Pro ověřní, ž jst dobř a úplně látku kapitoly zvládli, mát k dispozici několik tortických otázk. 1. Princip bipolárního tranzistoru, nastavní pracovního bodu. 2. Princip tranzistorů FE, nastavní pracovního bodu. 3. Vlastnosti základních zapojní s jdním tranzistorm. 4. Vlastnosti kaskodového zapojní. 5. Základní zapojní VF zsilovačů. 6. Unilatralizac a nutralizac. 7. Princip AV, změna zsílní. 8. Stabilita VF zsilovačů. 9. Základní modl antény z hldiska přijímač. 10. Základní funkční bloky suprhtrodynu. 11. Princip ladění prslktoru. Odpovědi nalznt v části "Výklad" a v uvdné litratuř Úlohy k řšní Klíč k řšní AUTOKONTOLA