مﻮﺳ - iran university of science and...

1 درس دكتر سبزپوشان - 2ك الكترونيشگاهيآزما

سومآزمايش تئوري .پول- پوشAB; كالسهاي كننده يت تقوبررسي: هدف

.را مطالعه فرمائيدپول -پوشهاي تئوري تقويت كننده،هاي درسي لطفا قبل از آمدن به آزمايشگاه، با مراجعه به كتاب*

ان ي جرورد، ي گي فعال قرار مي هياح در ن)ورودي سينوسي(كليك سيستور در تمام مدت يترانز ،Aي كالس در تقويت كنندهستور ي ترانز،Bكالسي تقويت كنندهدر . استيجار )o360(تمام مدت يبرا) الف-1-3(مطابق شكلت كننده يكلكتور تقو

مطابق شكل ه عبارت ديگر ـب ،باشد وش ميخامگر ـيل دـكيم سيرد و در مدت نيگ ي فعال قرار مي هيل در ناحـكيم سي نيفقط براق شكل ـكالس مطابن ـدر اي .اشدـب ميB وAن كالسي بحالتي ABكالس . استي جارo180 يان كلكتور برايجر) ب-3-1(ان كلكتور يجراست يعني قطع ي هيكل در ناحيم سي فعال و كمتر از ني هيكل در ناحيم سيز نشتر اي بيستور برايترانز) پ-1- 3( . گردد مي يجار o360 و كمتر از o180شتر از ي بيبرا

:B كالس ي براacخط بارنشان B پول كالس - بوش وAي كالس تقويت كنندهستور يترانز ي را براacخط بار به ترتيب ) الف و ب-2-3(شكل

قطع در نظر يه ي در ناحCBOI كردن از با توجه به صرفنظرB كالس كار مدار ي نقطهگردد همانطور كه مالظه مي. دهد يم :جهي در نتشود ميگرفته

0== CQCECEQ IVV ,

tω

CI

o360 o180

ب

tω

CI

o360 o180

پ

بر.AB وB وAهايمفهوم كالس). 1-3(شكل در جاري بودن جريان كلكتور مدت اساس

.يك سيكل

tω

CI

o360 o180

الف

CQI

پول-هاي پوش تقويت كننده.ي سه ش شمارهي آزما 2

)الف(

)ب(

.Aكالسي تقويت كنندهacخط بار) الف). 2-3(شكل .Bي كالس تقويت كنندهacخط بار) ب

)( ECCQCEQ rrIV ++ CEv

Ci

CQEC

CEQ Irr

V+

+

CQI

CEQV

CEv

Ci

EC

CEQ

rr

V

+

CEQV

)(satIC

Q

Q

)ب(


. گردد ميان و ولتاژ يكل جريم سين د و باعثي نماي بطرف اشباع نوسان م)قطع (Q از ي نقطه كار لحظه اacگنال يبا اعمال سك موج ي يم در خروجي توانيد ميت نماي را هدايمنفكل يم سيگر نيستور ديكل مثبت و ترانزيم سيستور نيك ترانزين اگر يبنابرا دا كردن آني پي كه براردستور اهميت خاصي دايان اشباع ترانزي جرB كالسيت كننده هاي در تقو.مي كامل داشته باشينوسيس و )الف-2-3 (مطابق شكل ي مقدماتيت كننده هايه تقوي كلي برا acي خط بار معادله. كمك گرفتac از خط بار توان مي

:بصورت زير است

EC

CEQCQ

EC

CEC rr

VI

rrV

i+

+++

−= )3-1 (

:آيد بدست ميت كننده يتقو يستور برايان اشباع ترانزي جركه بنابر اين

EC

CEQCQC rr

VIsatI

++=)( 0≈)(satVCE

: باشود ميبرابران اشباع ي است جرCQI=0چون ) ب-2-3( شكل Bجه در كالس يدر نت

EC

CEQC rr

VsatI

+=)( )3-2 (

. توان استفاده نموديستور مي محاسبه قدرت بار و تلفات ترانزيز آن برا او است مهم اي رابطهكه


:ده آليپول ا-وشپ عمل ي بررس .نشده استس نشان داده ي مدار بادر اينجا.دهد يرا نشان م npn تر فالوريامستور يك ترانزي ac مدار معادل) الف-3-3(شكل

عمل B در كالسacخط بار با) ب-2-3(شكل مطابق مدار كه ي بطور باشد ،يه قطع ميس مدار در ناحين است كه بايفرض بر ا اشباع نوسان يه ي تا ناحQو نقطه كار از گيرد قرار ميش موافق ي در گراوروديود مثبت يم پري نرس ديب -تريود اميد . كنديممطابق شكل ER دو سر درجهي در نت، شودي نمي جارياني و جر باشديش معكوس ميتر در گرايود امي ديود منفيم پري ن،كند يم

.گردد ميم موج ظاهر يگنال ني بصورت سيولتاژان ي باشد و جريش معكوس ميود مثبت در گرايم پريس در نيب -تريامود يد، ) ب-3-3( شكل npnمدار كلكتور مشترك در

و كند ي اشباع نوسان مي هيتا ناح Qش موافق و نقطه كار از يتر در گرايامود ي، دورودي يكل منفيم سي ندر صفر است، اما كلكتور م يفقط ن) ب-2-3(شكل مطابق يخروج ژ ولتا در نتيجه .گردد مي ي جارآن ان در يجر استين منفينسبت به زم ER ولتاژچون

. مي كنيبهم متصل م) پ-3-3( را مطابق شكل فوقتر فالوري دو مدار ام، ولـبه مدار پوش پ يـابي دستيبرااكنون . استيكل منفيسجه ي در نتد كنيت مي را هدايكل منفيم سي نpnp ستوري و ترانزورودي كل مثبت يم سي نnpn ستوريترانز) پ-3-3(در مدار شكل

.استمطابق شكل كامل ينوسيك سي يولتاژ خروج

A B

A

ER

BA B

ER )الف(

)ب(

)پ(

A B

A

ERB

ي تقويت كنندهac مدار معادل ).3-3(شكل .پول-پوش


از ) 4-3(ها مطابق شكل در بعضي از اين طرح. طراحي نمودتوان هاي ديگري نيز مي به شكل را پول- پوشي ت كنندهيتقو .شود مي مكمل استفاده يستور هاي ترانزيبجا ترانسفورماتور

پول-ي پوش در تقويت كنندهستورهايس كردن ترانزيبا

چون . نديه قطع عمل نماي داده شوند كه در ناحشي گرايد طوري با پول -ي پوش ي مكمل در تقويت كننده هاستوريترانز ديگري و مثبت يكي هيتغذمنبع دو هراج به ي مدار احتداده شده نشان ) الف-5-3(و همانطور كه در شكل اند ستورها مكمل يترانزمطابق شكل ه ي منبع تغذبا يك مدار توان از مين مسئلهي حل ايبرا. نباشدر ي مدارها امكان پذبسياري از در شايد دارد كه يمنف

2د برابري در حالت آرامش باM ي نقطه ن مدار ولتاژ يدر ااستفاده نمود، ) ب-3-5(CCM

VV . باشد= :مي پردازيم موج مي آن در دو نيه به بررسيك منبع تغذيطرز كار مدار با روشن شدن يبرا

.مدار پوش پول با يك منبع تغذيه) منفي ب مدار پوش پول با دو منبع تغذيه مثبت و )الف-5-3 (شكل

)ب( )الف(

.پول-ي پوشهاي ديگري از تقويت كنندهطرح).4-3(شكل


2فرض كنيد با تامين باياس، در شرايط بدون سيگنال خازن تا ولتاژ CCV2 يعني شارژ شده باشد

CCMVV مطابق حال . شدبا =

ستوريتر ترانزيان امين حالت جريدر ا. باشدي قطع مpnp ستوري و ترانزي هادnpnستور يم موج مثبت ترانزيدر ن) الف-6-3(شكلشارژ مقداري را Cان فوق خازن يا جري شود ثاني مقاومت بار مياز خازن و مقاومت بار عبور نموده اوال باعث افت ولتاژ رو يهادتواند ي نميق باطرياز طر pnpستور ين ترانزيا قطع است بنابر npnستور يترانز) ب-6-3(مطابق شكل يمنف م موج يدر ن.كند يم

ن يمهم در ا ي نكته .شود مقداري نيز دشارژ مي و نمايد تغذيه مي را pnpستور يترانز شارژ شده قبالكه Cاما خازن . ه گردديتغذدر انتخاب شود كه يد طوريت خازن باي ظرفتوجه داشته باشيد .گرنديكديم موج عكس يان خازن در دو نيجرن است كه يروش ا

. باشدناچيزرات ولتاژش ييبا ثابت و تغي ولتاژ دو سر آن تقر ين فركانس ورودين ترييپا موضوعن ي روشن شدن ايبرا. رديه قطع قرار گي باالتر از ناحيد كميستورها بايه كار ترانز نقط، B كالسي عملي ت كنندهيدر تقو .مي پردازي مي عمليت كننده هاي و نحوه بر طرف كردن آن در تقوcross over ي پديده يبه بررس يها وديبه د يسيچ گونه ولتاژ باين مدار هيدر ام يفرض كن. دهدي را نشان مBت كننده پوش پول كالس يك تقوي) 7-3(شكل

ي كه دامنهيبه مدار اعمال گردد تا زمان ac يگناليحال اگر س. باشنديميسيليها سستوريستورها اعمال نشده باشد و ترانزيتر ترانزيامvVآن كمتر از 70/=δ1 ستوري است ترانزT تا ولتاژ يكل منفيم سين در نيم همچني نداري در خروجيانيجر كند و يت نميهدا

70 از يگنال ورودي سي دامنه ي اندازهن اگريا بنابر. شودي نمي هاد2Tستور ي نرسد ترانز−δVمنبع به ولت كمتر باشد در /70 ازشي ب اگر دامنهبدين ترتيب . نخواهيم داشت يگنالي سيجخرو 70ي ولت باشد قسمت باال/ شود، ي ظاهر مي آن در خروج/و ستور ي ترانزكي كه در زمان قطع يدگين بريبه اخواهد بود، آمده ) 7-3(شكل آنچه كه در مانند يجه شكل موج خروجيدر نت

.ندي گوcross over دهد يمروي يگريستور ديت ترانزيزمان هدا

.شارژ خازن در نيم سيكل مثبت ورودي)الف-. پول با يك منبع تغذيه-عملكرد مدار پوش) 6-3 (شكل

. توسط خازن در نيم سيكل منفي ترانزيستور تامين باياس) ب

)ب( )الف(


محل )ب-7-3( مطابق شكل است كهين معنين بديم و ايس نمائي بايبا ولتاژ كمتر را يود امي هر د بايد cross over حذف براي . ردي نقطه قطع قرار گي باالي كمQكار

satI)( درصد 5 تا 1 حدود CQI؛ ان كلكتوريد جري باcross over حذف ي مطلب فوق برابا توجه بهC

باشد كه مقدار مناسب .دي آي بدست م و سعي و خطا شي آزماآن معموال با

ت ي كمB كالسي در مدارهاBEVرا ي زاست، ديگري مهمي نكته B كالسيت كننده هاي در تقوQ ي نقطهيداريپاتامين ده است ، اين نشان داده ش) الف-8-3( در شكل ي باياس يك مدار نمونه. باشد ميcross over و موثري براي حذف تعيين كننده

اما گردد ترانزيستورها ميBEV افزايش درجه حرارت باعث كاهش شود چندان خوب نيست زيرا روش كه تقسيم ولتاژ ناميده مي .گردد زيستورها مي باعث باال رفتن ولتاژ بايس ديود اميتر و افزايش زياد جريان كلكتور در تران1Rولتاژ ثابت دو سر

. شودياستفاده م) ب-8-3(مطابق شكل يوديس دياز بامعموال نقطه كار بهتر يداري پايبرا

.پول-ي پوش در تقويت كنندهcross overيبيان پديده).7-3(شكل

ER

CEQV CEv

Ci

satI

CQI Q

)ب( )الف(

)8-3 (شكل .باياس با تقسيم ولتاژ مقاومتي )الف .باياس ديودي) ب

)ب( )الف(


ي باشند و منحنيستورها كامال مكمل مين مدار ترانزيدر ا . باشدي پوش پول ميت كننده هايس تقوي بايروش اصل يوديس ديبا و npn-mirror كي مدار ي فوقاني مهين نيد بنابرا باشيكسان ميستورها ي ترانزي انتقاليه با منحنكنند جبران يود هايدي مشخصه

. شوديده مينه مكمل ناميآيا complementary mirror ن اتصالي اي است و بطور كلpnp-mirrorك ي ينيي پاي مهين ي ان مقاومت هاي از جري انعكاس كهانين جريشود ا ي ميستورها جاري در كلكتور ترانزيكسانيان ي جرديودي مدار باياسدر .آيد ي زير بدست مي است از رابطهنگ يسيبا

RVV

I BECCC 2

2−= )3-3 (

رات درجه يي با تغCIجه يدر نتخواهد داشت CIبر يجزئتاثير BEVرات يي انتخاب شود تغبزرگ CCVي اندازهكه يصورتدر

.ماند ي ميثابت باقبا تقريب خوب حرارت بزرگيها گنالي با سBپول كالس -ي پوش ت كنندهيتقو مدار يبررس

باالتر يس نقطه كار مدار را كمي بايودهاين مدار ديدر ا. دهديرا نشان م كامل پوش پول ي ت كنندهيتقويك ) 9-3(مدار شكل . نمايند ي ميريجلوگ cross over و از دهنديه قطع قرار مياز ناح

:آيد ي زير بدست مي بزرگ از رابطهي هاگنالي سيستور فعال براي ترانزيامپدانس ورود)( ELdci RRZ += β )3-4(

:ي بزرگ از رابطهيگنال هايو بهره ولتاژ س

EL

Lv RR

RA

+= )3-5(

:)چرا؟(شود ي زير محاسبه مي قدرت از رابطهي بهرههمچنين

EL

LRRRdcG

+=

.β )3-6(


:يمم قدرت خروجي ماكز خط ي بر رو گرفتيكل وروديم سي ني ازاه پول ب-ستور مدار پوشي توان از ترانزي كه مياني موج ولتاژ و جري ن دامنهيبزرگتر

و CEQV برابر ac يخروج ولتاژ ي دامنهي بيشينه. نشان داده شده است) ب -2-3(شكل مطابق ده آل ي اBكالس مدار acبار )( برابر يان خروجيمم دامنه جريماكز satI Cر است با برابيمم قدرت خروجيجه ماكزيدر نت. شودي م:

2

22)(.

(max)

)((max) ..

satIVP

satIVP

CCEQo

CCEQo effeff IV

=

== )3-7(

ممي ماكزي بازده و بازدهقدرت جذب . وند شيت كننده قدرت بكار برده مي به عنوان تقوبه همين دليل و دارند ي اديبازده ز پوش پول يت كننده هايتقو

:برابر است با) 9-3(ستور ها با توجه به شكل يشده توسط ترانزIVP

CCD.= )3-8(

ان يم موج جري ن شكل با توجه به.ست اهاستوريعمل ترانزكل يك سيدر ) نيانگيم(ان متوسط يجر Iن رابطهيكه در ا :توان نوشت ميترانزيستورها

π

π

)(.

)(

satIVP

satII

CCCD

C

=

=

)3-9 (

يك مدار تقويت.)9-3 (شكل . پول كامل–ي پوش كننده


2ه معموال يك منبع تغذيدر مدار پوش پول با CC

CEQ

VV :جهيدر نت گرديانتخاب م =

4)(.

(max)satIV

PCCC

o = )3-10(

جه بازده مدار از رابطه يدر نتDC

oPP

=η و حداكثر آن برابر است با:

%//max )(.

)(.(max) 57878504

4 ===== π

π

ηsatIV

satIV

PP

CCC

CCC

Do

. باشديم تلفات آنها acبا صفر و از لحاظ يتقرگنال يپول تلفات كم آنهاست كه بدون س - پوش يت كننده هاي توجه در تقوقابلنكته

%.(max) بايرتق oP2 باشديم .

پوش پولي ت كنندهي تقويمدار عمل)( ك استيبا برابر يتقر) پوش پول( مكمل يت كننده هايبهره ولتاژ تقو 1≈vA .چند طبقه ا ي يك باال بردن بهره ولتاژ ي برا

اتصال ي ه ، نقطهيك منبع تغذي از ي فقط استفاده ين برايهمچن .دهند مي قبل از مدار مكمل قرار اميتر مشترك ي ت كنندهيتقو

2 برابر يد ولتاژيبا) بار(تر ها يامCCV

.اين ولتاژ ثابت باشد داشته و نشان را يتر مشترك در وروديت كننده اميبا تقو (complementary) ت كننده مكملي تقويك نمونه مدار عملي) 10-3(شكل

.دهد مين حالت يدر ا) ؟چرا. ( آوردي بوجود نمياشكالacافته كه از لحاظ ي اتصال CCVن به ي زميبه جا LRن مدار مقاومت يدر ا)(pnpستور يترانز 3T ان يجرac ستوريه و ترانزيرا از منبع تغذخود pnp)( 2T كندين مي پر شده است تاماز خازن كه قبال .

. شوديكمك مت كننده يبودن تقو يبه خط ac بكار رفته است كه از لحاظ ACو DCد بك از لحاظ يف يبرا fR مقاومت براي. كند يرا جبران م MV يرات احتمالييد و تغي نمايم مي را تنظ1T و نقطه كار M ي د بك ولتاژ نقطهين فيا DCاز لحاظ

2 از ي مقدار2Tاز 3Tادتر يت زي به علت هداMVم كه ي كنيروشن شدن مطلب فرض مCCV

ان ينصورت جري كمتر گردد، در ات يهدا به طرف ي كم1Tبه طرف قطع و ي كم3Tجه يدر نت. گردد مي 1T و باعث باال رفتن ولتاژ كلكتور شودي كم م1Tس يب

2ابد تا ي ين عمل ادامه مي روند و ايش ميشتر پيبCC

MV

V 2 بزرگتر از MVكه يدر صورت. شود=CCV

1Tس يان بي شود جر .گردد ميافته و عكس حالت فوق انجام يو ولتاژ كلكتور آن كاهش ش يافزا


يرابن حالت ين است كه در اي مهم اي متصل نمود اما مسئلهCCV توان بهي كند ميمن ي را تام1Tه يكه ولتاژ تغذرا 1R مقاومت 3Tستور يدر مورد ترانز. ولتاژ كلكتور گرددبا س حداقل برابر يد ولتاژ بيت برد بايتا حد اشباع به هداستورها را ينكه بتوان ترانزيا

.ت كامل رساندي را به هدا1Tستور ي توان ترانزيرا ميست زي نيمسئله ا

2Tان در منطقه اشباع ين جريا. شودين مي تام1Rق ي از طر2Tس يان بيرا جريست زير ني امكان پذ اين امر2Tستور يورد ترانزدر م : برابر است با2Tس ي حداكثر ولتاژ بنيقابل توجه است بنابرا

2222 1 CBCB vvv RI <−= م كه حداقل به ي اتصال دهي را به ولتاژ1Rد سر مقاومت يم بايي نمايبه حد اشباع هاد را 2Tستور ينكه ترانزي اين برايبنابرا .باشد) CCV يعني(2T بزرگتر از ولتاژ كلكتور 12RIBاندازهشتر ي كند بيت مي هدا2Tكه ين ولتاژ هنگاميو ا) ؟چرا.(گردد مين ين ولتاژ از سر مقاومت بار كه به خازن وصل شده است تاميكه ا

. استCCVاز

.ي مكملتقويت كنندهييك مدار نمونه). 10-3 (شكل


3آزمايش .پول-هاي پوش كننده تقويتآشنايي با : هدف

. را مطالعه فرمائيد ABهاي كالس كننده تقويت تئوري ،هاي درسي لطفا قبل از آمدن به آزمايشگاه، با مراجعه به كتاب*براي را يخروجو يشكل موج ورود .نيداد كيج زين مقدار ممكن به تدريكمتر را از يگنال وروديس.دي را ببندداده شدهمدار -1

خود را ي نموده مشاهده توجه يم موچ مثبت و منفي به شكل موج در مرز ن.ي زياد ورودي رسم كنيد ي كم و دامنه دو حالت دامنه .توجيه نمائيد

زياد دامنه كمدامنه ورودي، خروجي ورودي، خروجي

زمانزمان


.ديانجام دهنيز ن مدار ي اي را برا1مراحل بند . وده بنويسيد نميري را اندازه گMي نقطهولتاژ . داده شده را ببنديدمدار -2 . در اين مدار توضيح دهيد را وظيفه ديودها-3 . با ورودي سري نموده و امپدانس ورودي مدار پوش پول را اندازه گيري نمائيدΩK1 يك مقاومت -4

.پول را اندازه گيري نمائيد-پوش در ماكزيمم خروجي CI و I جريان هاي ،براي اندازه گيري بازده.(را بدست آوريد) بازده( حداكثر توان خروجي و راندمان -5

).اندازه گيري شود

زياد دامنه كمدامنه ورودي، خروجي ورودي، خروجي

زمانزمان

15+=ccV

kHzf 1=

I


75357 .ديت كننده را را بدست آوري تقويمقاومت خروج -6 // ,=LR .دي شود؟ محاسبه كني چقدر ميم مقاومت خروجيريرا صفر در نظر بگ ER يكه مقاومت هايدر صورت -7 ). ديته خازن توجه كنيبه پالر(.ها را مجددا رسم كنيد و شكل موج نمودهوصل CCVن به ي زميرا بجا LRسر 2د بن در مدار -8

زياد دامنه كمدامنه ورودي، خروجي جيورودي، خرو

زمانزمان


3پژوهش و تكليف آزمايش . پول-ي پوش تقويت كننده: موضوع :ي گروه شماره : تحويلتاريخ

: گروهي نام اعضا1- 2- 3-

تجزيه و ) 3-10( پول نمونه را انتخاب نموده و طرز كار آنرا مانند شكل -ها و منابع الكترونيك يك مدار پوش با مراجعه به كتاب .تحليل كنيد

مﻮﺳ - iran university of science and...

Documents