Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně

Transkript

1 Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně Ústav elektrotechniky a měření Zesilovače Přednáška č. 6 Milan Adámek adamek@ft.utb.cz U5 A Zesilovače 1

2 Základní pojmy jde o dvojbran (čtyřpól) zpravidla jde o aktivní dvojbran (odebíraný činný výkon je větší než dodávaný) rozlišujeme proudové, napěťové, výkonové zesílení a fázový posun Zesilovače 2

3 Základní pojmy zesílení a útlum Pozn.k fázovému posunu je li fázový posuv mezi vstupním a výstupním signálem 180 0, jde o invertující zesilovač v opačném případě jde o neinvertující zesilovač Zesilovače 3

4 Základní pojmy pokles a zisk PAMATUJ! zisk = logaritmus zesílení pokles = logaritmus útlumu Zesilovače 4

5 Základní pojmy přenosová charakteristika mezní frekvence při ní je pokles signálu 3dB, což odpovídá relativnímu útlumu 70,7% šířka pásma zesilovače jde o rozdíl mezi horní a dolní mezní frekvencí Zesilovače 5

6 Základní pojmy zkreslení zesilovaného signálu a) Lineární zkreslení mezi výstupní a vstupní veličinou je lineární vztah výstupní a vstupní grafy se liší jen měřítkem Zesilovače 6

7 Základní pojmy zkreslení zesilovaného signálu b) Nelineární zkreslení mezi výstupní a vstupní veličinou není lineární vztah dojde k němu na nelineární charakteristice zesilovače nastane tzv. tvarové zkreslení Zesilovače 7

8 Zesilovače s bipolárními tranzistory a) Zapojení se společným emitorem (SE) emitor je společný pro vstupní i výstupní obvod k realizaci napěťového zesílení potřebuje odpor ve výstupním obvodu malou nárůstem I B lze vyvolat velkou změnu I C výstupní napětí se odebírá mezi emitorem a kolektorem jde o invertor výstupní napětí je o posunuto proti vstupu Zesilovače 8

9 Zesilovače s bipolárními tranzistory a) Zapojení se společným emitorem (SE) princip invertoru odfiltrování ss složky signálu vstupní signál nastavení pracovního bodu výstupní signál Zesilovače 9

10 Zesilovače s bipolárními tranzistory a) Zapojení se společným emitorem (SE) princip invertoru Fázový posuv mezi vstupem a výstupem je jde o invertor Zesilovače 10

11 Zesilovače s bipolárními tranzistory a) Zapojení se společným emitorem (SE) vlastnosti jde o nejběžnější zapojení, protože má velké výkonové zesílení Zesilovače 11

12 Zesilovače s bipolárními tranzistory b) Zapojení se společným kolektorem (SC) impedanční oddělovač jde o napěťový sledovač napěťové zesílení téměř = 1 jde o impedanční oddělovač má velkou vstupní impedanci Zesilovače 12

13 Zesilovače s bipolárními tranzistory c) Zapojení se společnou bází (SB) Zesilovače 13

14 Zesilovače s bipolárními tranzistory Nastavení pracovního bodu zesilovače Pracovní bod se nastaví předpětím báze emitor pomocí: odporového děliče R 1 a R 2 předřadným odporem R V Zesilovače 14

15 Zesilovače s bipolárními tranzistory Nastavení pracovního bodu zesilovače Zesilovače 15

16 Operační zesilovače základní pojmy původně navrženy pro realizaci mat. operací v analogových počítačích (60. léta) dnes zejména pro zpracování analogových signálů, v ČT pro realizaci KO, AD a DA převodníky Zesilovače 16

17 Operační zesilovače - parametry K základním vlastnostem OZ patří: velké zesílení (až x) velká vstupní impedance malá výstupní impedance Vstupní svorky OZ: invertující (značena minus) posune fázi o neinvertující (značena plus) neposune fázi Napájení OZ: zpravidla symetrické např. +12V, -12V často nesymetrické např. +10V obvykle se napájecí svorky nekreslí do schématu Zesilovače 17

18 Operační zesilovače vnitřní zapojení Zesilovače 18

19 Operační zesilovače chování 1. Kompenzace frekvence s rostoucí frekvencí klesá zesílení OZ s rostoucí frekvencí se zvyšuje fázový posuv Zesilovače 19

20 Operační zesilovače chování 2. Nastavení nuly (offset kompenzace) musí platit pro vstupní napětí U 1 = 0 výstupní napětí U 2 = 0 zvyšuje li se na spojených vstupech napětí, musí být stále U 2 = 0 mírou nestability nastavení nuly je činitel zesílení Zesilovače 20

21 Operační zesilovače základní zapojení 1. Invertující zesilovač Zesilovače 21

22 Operační zesilovače základní zapojení 2. Neinvertující zesilovač Zesilovače 22

23 Operační zesilovače základní zapojení 3. Napěťový sledovač měnič impedance napěťové zesílení je rovno jedničce velká vstupní impedance malá výstupní impedance Zesilovače 23

24 Operační zesilovače základní zapojení 4. Součtový invertující zesilovač - sumátor Zesilovače 24

25 Operační zesilovače základní zapojení 5. Rozdílový zesilovač diferenční zapojení Zesilovače 25

26 Operační zesilovače základní zapojení 6. Derivátor, derivační zesilovač du e U a = RkCe dt Působí jako horní propusť Zesilovače 26

27 Operační zesilovače základní zapojení 7. Integrátor, integrující zesilovač 1 U = U dt + U t a e a0 Re Ck 0 Působí jako dolní propusť Zesilovače 27

28 Operační zesilovače základní zapojení 8. Napěťový komparátor Zesilovače 28