elektronika - nasport.pmf.ni.ac.rsnasport.pmf.ni.ac.rs/materijali/506/1. pojacavaci.pdf ·...

1/26 dr Dejan S. Aleksid Elektronika

Elektronika

Prirodno-matematički fakultet u Nišu Departman za fiziku

2/26

UvodModeli pojačavača

Pojačanje signala Simbol za pojačavač Definisanje pojačanja Izražavanje pojačanja u decibelima (dB) Napajanje pojačavača Raspodela snage kod pojačavača

• Najjednostavniji zadatak kod obrade signale je pojačanje signala.

• Pretvarači signala daju signale koji su slabi za pouzdano procesiranje (reda µV ili mV ).

• Obrada signala bide lakša i pouzdanija ukoliko signal ima vedu amplitudu.

• Pojačavač signala je linearni elektronski sklop namenjen namenjen pojačavanju električnih signala.

3/26

• Kod pojačavanja signala se mora voditi računa da se zadrži informacija koju signal nosi i da se ne uvode nove informacije.

• Izlazni signal pojačavača mora da bude kopija ulaznog signala po obliku, ali vede amplitude.

• Svaka promena talasnog oblika signala tretira se kao distorzija signala i smatra se neželjenom.



4/26

izlazPojačavačulaz

izlaz

Pojačavač

ulaz

Pojačavač signala je dvopolna mreža. Simbol pojačavača:

Ako postoji zajednički izvod (masa) između ulazne i izlazne mreže, onda je simbol pojačavača:



5/26

• Veza između izlaznog i ulaznog signala na pojačavaču može se predstaviti relacijom:

• Konstanta A predstavlja amplitudu pojačanja i naziva se jednostavno pojačanje.

• Relacija je linearna i opisuje linearni pojačavač.

• Postojanje viših izložilaca napona u relaciji karakteriše pojačavač sa nelinearnom distorzijom.

)()( tuAtu uliz

izu



6/26

P

IizIul

UulUiz

ulaz izlaz

PojačavačG

• Kod linearnih pojačavača generator ulaznog signala priključen je na ulazne priključke

• A na izlazne priključke spaja se potrošač kojem se predaje pojačani signal

• Pojačavač sadrži aktivne i pasivne elektronske komponente

• Efekat pojačanja je posledica delovanja aktivnih elektronskih komponenata (bipolarni i unipolarni tranzistori)



7/26

• Pojačanje se može izraziti kao odnos snage naizmeničnog signala predanog potrošaču i snage signala predanog na ulazu pojačavača.

• U praksi pojačanje snage obično se izražava u decibelima:

• Npr. Pul= 1 mW i Piz=1W tada je pojačanje snage izraženo prostim odnosom izlazne i ulazne snage jednako 1000, dok u dB iznosi 30.

ul

iz

P

PG

dBP

PLogG

ul

iz10



8/26

dBU

ULogA

ul

izi 20

Pojačanje napona i struje se često izražava u decibelima.

Pojačanje napona:

Pojačanje struje: dBI

ILogA

ul

izi 20

Ako je Rul=Rp tada je pojačanje snage izraženo u dB jednako pojačanju napona i struje u dB. U ostalim slučejavima ta se pojačanja razlikuju.



9/26

• Za ispravan rad aktivnih elektronskih komponenenata u pojačavaču potrebno je svaku od tih komponenata dovesti u odgovarajude radno područje

• Priključenjem elektroda aktivne komponente na odgovarajude jednosmerne napone ta komponenta se dovodi u odgovarajude radno područje

• Pojačanje signala se obavlja na račun snage dobijene iz jednosmernog izvora napajanja

Pojačavač

Ug

+

Rp

V+

V-

V1

-V2



10/26

P(1-K)P0

Pul

Piz

P0

Jednosmerni

izvor

KP0

Piz = Pul + (1-K)P0

Pojačavač

G

• Generator G predaje pojačalu signal snage Pul (tipično je signal male snage)

• Snaga predana potrošaču P na izlazu – Piz je znatno veda od Pul

• Jednosmerni izvor predaje pojačalu snagu P0 . Ta snaga se trosi na: – Podržavanje aktivnog elementa u radnom

području

– Pokrivanje toplotnih gubitaka

0)1( PKPP uliz



11/26

Pojačanje signala Simbol za pojačavač Definisanje pojačanja Izražavanje pojačanja u decibelima (dB) Napajanje pojačavača

Strujni pojačavač – idealni, realni Naponski pojačavač Pojačavač transkonduktanse Pojačava transrezistance

Ig Rg Uul=0 AiIul RpUiz

IizIul= Ig

Strujni generator Idealan strujni pojačavač Potrošač

Riz = ∞Rul = 0

)( pgiuliiz RfIAIAI

• Strujno pojačanje je konstantno i ne zavisi od Rp i frekvencije signala • Idealno strujni pojačavač, gledano sa stajališta potrošača, ustvari zavisni idealni

strujni izvor upravljan ulaznom strujom pojačavača • Generator na ulazu je potpuno izolovan od potrošača na izlazu

iA je strujno pojačanje

)( ppgipulipiziz RfRIARIARIU

)()()( 22ppgipuliiziziz RfRIARUAIUP


12/26


Ig Rg RulUul AiIul Riz RpUiz

IizIul

Strujni generator Realan strujni pojačavač Potrošač

gulg

ggul I

RR

RII

)( pulpiz

iziiz RfI

RR

RAI

)( ppiz

izi

ul

izI Rf

RR

RA

I

IA

Strujno pojačanje realnog strujnog pojačavača

Ako raste Otpornost potrošača

Strujno pojačanje Idealnog strujnog pojačavača


13/26



IizIul


ul

pI

ulul

piz

ul

izV

R

RA

RI

RI

U

UA Naponskog pojačanje

realnog strujnog pojačavača

IVulul

iziz

ul

iz AAIU

IU

P

PG

Pojačanje snage realnog strujnog pojačavača

ulG

G

piz

izi

ulG

GI

g

ul

ul

iz

g

izIg

RR

R

RR

RA

RR

RA

I

I

I

I

I

IA

gul RR piz RR


14/26



IizIul


ulG

G

piz

izi

ulG

GI

g

ul

ul

iz

g

izIg

RR

R

RR

RA

RR

RA

I

I

I

I

I

IA

gul RR piz RR

iul

iz

g

izig A

I

I

I

IA

Kod realnog strujnog pojačavača

Kod idealnog strujnog pojačavača

Cilj kod projektovanja: i

Realni primer je pojačavač sa bipolarnim tranzistorom u spoju sa zajedničkim emiterom.


15/26


)( pgvulviz RfUAUAU

• Naponsko pojačanje je konstantno i ne zavisi od Rp i frekvencije signala • Idealno naponski pojačavač, gledano sa stajališta potrošača, ustvari zavisni idealni naponski izvor

upravljan naponom na ulazu pojačavača • Generator na ulazu je potpuno izolovan od potrošača na izlaz

vA je naponsko pojačanje

)( pp

gv

p

ulv

p

iziz Rf

R

UA

R

UA

R

UI

)()()(22

pp

gv

p

ulviziziz Rf

R

UA

R

UAIUP

Ug

RG

Rul = ∞Uul AvUul

Riz = 0

RpUiz

IizIul= 0

Naponski

generatorIdealni naponski pojačavač Potrošač

+ +


Strujni pojačavač Naponski pojačavač – idealni, realni Pojačavač transkonduktanse Pojačava transrezistance

16/26


Ug

RG

Uul AvUul

Riz

RpUiz

IizIul

Naponski

generator

Realni naponski pojačavač Potrošač

+ +

Rul

gulg

ulgul U

RR

RUU

)( pul

piz

pviz RfU

RR

RAU

)( ppiz

pv

ul

izV Rf

RR

RA

U

UA

Naponsko pojačanje realnog naponskog pojačavača

Naponsko pojačanje Idealnog naponskog pojačavača



17/26


p

ulV

ul

ul

p

iz

ul

izI

R

RA

U

R

R

U

I

IA Strujno pojačanje

realnog naponskog pojačavača

IVulul

iziz

ul

iz AAIU

IU

P

PG

Pojačanje snage realnog naponskog pojačavača

Ug

RG

Uul AvUul

Riz

RpUiz

IizIul

Naponski

generator


+ +

Rul



18/26

gul RR piz RR

v

ul

iz

g

izVg A

U

U

U

UA

Kod realnog naponskog pojačavača

Kod idealnog naponskog pojačavača


Realni primer je pojačavač sa unipolarnim tranzistorom u spoju sa zajedničkim sorsom.

ulG

ul

piz

p

v

ulG

ulV

g

ul

ul

iz

g

izVg

RR

R

RR

RA

RR

RA

U

U

U

U

U

UA

gul RR piz RR

Ug

RG

Uul AvUul

Riz

RpUiz

IizIul

Naponski

generator


+ +

Rul



19/26


)( pgmulmiz RfUGUGI mG [mA/V] strmina pojačavača

)( ppmul

izv RfRG

U

UA

UulGmUul RpUiz

Iiz

Idealni pojačavač

transkonduktanse

Potrošač

Riz = ∞

Iul= 0

Ug

RG

+

Naponski

generator

Rul = ∞

+

)( ppgmpulmpiziz RfRUGRUGRIU

)()( 2ppulmiziziz RfRUGIUP

Naponsko pojačanje

Snaga predana potrošaču


Strujni pojačavač Naponski pojačavač – idealni, realni Pojačavač transkonduktanse– idealni, realni Pojačava transrezistance

20/26


gulg

ulgul U

RR

RUU

)( ppiz

izm

ul

izM Rf

RR

RG

U

IG

Strmina realnog pojačavača

Strmina idealnog pojačavača

RulUul Riz RpUiz

IizIul

PotrošačRealni pojačavač

transkonduktanse

Ug

RG

+

GmUul

+

)( pulpiz

izmiz RfU

RR

RGI



21/26


Naponsko pojačanje realnog pojačavača

RulUul Riz RpUiz

IizIul


transkonduktanse

Ug

RG

+

GmUul

+

pMul

izV RG

U

UA



22/26


gul RR piz RR

mul

iz

g

izMg G

U

I

U

IG

Kod realnog pojačavača

Kod idealnog pojačavača


ulG

ul

piz

izm

g

ul

ul

iz

g

izMg

RR

R

RR

RG

U

U

U

I

U

IG

gul RR piz RR



RulUul Riz RpUiz

IizIul


transkonduktanse

Ug

RG

+

GmUul

+

23/26


)( pgmulmiz RfIRURU mR [Ω] Prenosni otpor pojačavača

)( pp

m

ul

izi Rf

R

R

I

IA

ul

p

m

p

iziz I

R

R

R

UI

p

ulmiziziz

R

IRIUP

2)(

Strujno pojačanje

Snaga predana potrošaču


Strujni pojačavač Naponski pojačavač – idealni, realni Pojačavač transkonduktanse– idealni, realni Pojačava transrezistance – idealni, realni

Rul = ∞Uul RmIul

Riz = 0

RpUiz

IizIul= 0

Idealni otporni pojačavač

(Idealni pojačavač transrezistanse)

Potrošač

+

Rg

Strujni generator

Ig

24/26

gulg

ggul I

RR

RII

)( ppiz

pm

ul

izM Rf

RR

RR

I

UR

Prenosni otpor realnog pojačavača

Prenosni otpor idealnog pojačavača

)( pulpiz

pmiz RfI

RR

RRU



RmIul

Riz

RpUiz

Iiz

Realni otporni pojačavač

(Realni pojačavač transrezistanse)

Potrošač

+

RulIg Rg

Iul

Strujni generator

Uul

25/26


Naponsko pojačanje realnog pojačavača

ul

M

ul

izV

R

R

U

UA

Strujno pojačanje realnog pojačavača p

M

ul

izI

R

R

I

IA



RmIul

Riz

RpUiz

Iiz



Potrošač

+

RulIg Rg

Iul

Strujni generator

Uul

26/26


gul RR piz RR

mul

iz

g

izMg R

I

U

I

UR

Kod realnog pojačavača

Kod idealnog pojačavača


ulg

g

piz

pm

g

izMg

RR

R

RR

RR

I

UR

gul RR piz RR



RmIul

Riz

RpUiz

Iiz



Potrošač

+

RulIg Rg

Iul

Strujni generator

Uul

elektronika - nasport.pmf.ni.ac.rsnasport.pmf.ni.ac.rs/materijali/506/1. pojacavaci.pdf ·...

Documents