osnovi elektronike ii - dioo
DESCRIPTION
kTRANSCRIPT
Osnovi Elektronike
FAKULTET ELEKTROTEHNIKE | SUDO 26
TEORIJA ČETVEROPOLA
Sa teorijom četveropola mi kola moţemo predstaviti kao na slici 1 tj kao „crnu kutiju“ sa dva ulazna
kontakta i dva izlazna kontakata. Kod ovih kola nas ne zanima šta se nalazi unutra i mi ova kola
opisujemo pomoću jednačina. Znači postoji mogućnost da različito objedinimo ove četiri veličine
tj suština je uspostaviti vezu izmeĎu ove četiri veličine. Kako god uzeli dvije veličine su
zavisne, a dvije nezavisne. Ukoliko su naponi i ulazni i izlazni naponi i ukoliko ih izrazimo
preko ulazne i izlazne struje dobijamo Z parametre četveropola.
Z – parametri se odreĎuju pomoću izraza
Znači bez obzira šta se nalazi u kolu ono je opisano pomoću Z parametara. Ukoliko struje izrazimo
preko napona dobit ćemo Y – parametre četveropola, ove parametre ćemo koristiti kod proračuna
unipolarnih tranzistora.
Y – parametre odreĎujemo:
Ukoliko se kod Z – parametara integrirani dio dobijamo R – parametre. Preko R – parametara
tranzistor se moţe modelovati kao na slici
– parametri u osnovi imaju fizičko značenje kod opisivanja fizikalnih procesa. U tranzistoru, ali nisu
najbolja varijanta za proračun bipolarnog tranzistora. Za proračun bipolarnih tr najčešće se koriste
h – parametri (hibridni ili miješani). Kod h – parametara se uočava ulazni napon i izlazna srtuja preko
ulazne struje i izlaznog napona izraz
Osnovi Elektronike
FAKULTET ELEKTROTEHNIKE | SUDO 27
i h – parametre odreĎujemo pomoću
Ekvivalentna šema za h – parametre izgleda kao na slici
S obzirom da se radi o linearnim četveropolima, moţemo izraziti jedne parametre preko drugih tj
postoji konkretna veza. Svi ovi parametri zavise od temperature, meĎutim relativno najmanji uticaj
temperatura ima na h – parametre, osim toga h – parametri se najlakše mjere i oni se njčešće koriste
kod bipolarnih tranzistora.
GRAFIČKO ODREĐIVANJE H – PARAMETARA
Parametar , s obzirom da se radi o mjerenju karakteristika sa ZE dodavat ćemo i indeks „e“ ili
ili i to je odnos u radnoj tački i
U radnoj tački sa slike 4 pratimo u njegovoj okolini i odnosno i , na ovaj način
smo dobili parametar. Slijedeći parametar , za njega snimimo karakteristiku dvije vrijednosti
napona struja i pratimo promjenu i i dobijamo izraz
Osnovi Elektronike
FAKULTET ELEKTROTEHNIKE | SUDO 28
Parametar je odnos izmeĎu priraštaja struje i pri čemu je
izraz:
Posljednji parametar u radnoj tački imamo priraštaj i i on je odnos izmeĎu njih
pri čemu je izraz
PRORAČUN POJAČAVAČA SA HIBRIDNIM PARAMETRIMA
Pojačavač sa slike 1 uključuje jednosmjernu i izmjeničnu analizu, to znači da je svaka od stuja unutar
tranzistora
(1)
i naponi
(2)
Za izmjenični reţim rada mi podrazumijevamo da je kolo u linearnom dijelu karakteristike i da su
odnosi i linearni, to objezbjeĎuje jednosmjerni reţim rada tranzistora. Znači u bilo kom proračunu
Osnovi Elektronike
FAKULTET ELEKTROTEHNIKE | SUDO 29
pojačavača mi imamo prvo proračun jednosmjernih veličina odnosno dobijamo statičku analizu
pojačavača, na osnovu rezultata statičke analize dobijamo mogućnost proračuna pojačavača u
dinamičkom reţimu, u kome tranzistor zamjenjujemo sa h – parametrima, tj mi ćemo šemu sa
prikazati pomoću h – parametara i dobiti . U dinamičkom reţimu naponske izvore kratko spojimo
jer su oni postavili radnu tačku u linearni dio i oninemaju uticaja na dinamički reţim rada kada je
tačka postavljena. Zaokruţeni dio na se moţe prikazati pomoći Tevenenove teoreme sa jednim
ekvivalentnim izvorom i otporom (sl 2). Kada se izvor U kratko spoji na dobijamo da su
i paralelno vezani (3) i na zamijenimo ih sa otporom i sada uključujemo model tranzistora
sa h – parametrimai na taj način smo dobili šemu sa .
Ovakav pojačavački stepen moţe biti i u slučaju sa . Za proračun pojačavača u ovom
slučaju ne znači da li se radi o stepenu sa ili , nego iz iste šeme moţemo izvesti izraze za
sva tri pojačavačka stepena, i zato na nećemo striktno naglašavati gdje je ili , nego ćemo
zavisno od stepena to imati. Mi odavde ţelimo izvesti univerzalne izraze za strujno – naponsko
pojačanje bez obzira za koji stepen proračunavali.
Osnovi Elektronike
FAKULTET ELEKTROTEHNIKE | SUDO 30
Otpor značajan je zbog uravnoteţenja predaje snage izvora pojačavaču.
Naponsko pojačanje nam je jednako
U slučaju strujnog pojačanja ono će dostići max tj vrijednost kada a naponsko kada
. Veza izmeĎu ova dva pojačanja je data slijedećom relacijom
Izlazni otpor pojačavača odredit ćemo sa slike 2 generator prebaciti sa ulaza kola na izlaz slika 4.
Pojačanje snage je Ove izvedene formule vaţe za sve pojačavačke stepene ZE, ZB i ZC tj
oni su univerzalni.
Osnovi Elektronike
FAKULTET ELEKTROTEHNIKE | SUDO 31
AMPLITUDNO FREKVENTNE KARAKTERISTIKE
POJAČAVAČA
Na slici 1 je predstavljen dvostepeni pojačavač na kojem ćemo pokazati koji su to ograničavajući
faktori i zbog čega amplitudno frekventna karakteristikene moţe biti apsolutno ravna.
Na imaju zadatak da spriječe prolaz jednosmjerne komponente od izlaza prvog na
bazu drugog tranzistora, odnosno izlaza drugog na opterećenje ili izvora na ulaz prvog tranzistora oni
se nazivaju sprţenim kondenzatorima i namijenjeni su da propuste naizmjeničnu komponentu signala
a spriječe prolaz jednosmjene. Postojanje ovih kondenzatora utiče na donju graničnu frekvenciju .
Spreţni kodenzatori imaju ulogu da spriječe prelaz NF komponenti na ulaz.
Na je prikazan NF filter, koji predstavlja odnos kondenzatora na ulazu i ulaznih otpornosti i
pomoću ovog kola ćemo odrediti odnos i dobijamo
Obzirom da se ovdje radi o kompleksnom broju i prolaskom signala kroz ovakvo kolo moţe doći do
promjene amplitude i promjene faze i iz tog razloga odreĎujemo i jedan i drugi parametar.
Osnovi Elektronike
FAKULTET ELEKTROTEHNIKE | SUDO 32
U zavisnosti odnosa ospora imamo donju graničnu učestanost (7). Kako je
onda imamo da je
Za frekvencije niţe od imamo veliku impedansu a gotovo da i nema pojačanja. Sa većim
kapacitetom sprţenih kondenzatora imat ćemo manju graničnu frekvenciju, a sa manjim kapacitetom
veću graničnu frekvenciju. Kada je
Slijedeći aspekt jeste zašto nastaje slabljenje na gornjim graničnim frekvencijama. Na VF sprţeni
kondenzator predstavljaju kratak spoj kao i kondenzatori u kolu emitera, a otpornici su frekventno
nezavisne komponente i jedino što nem ostaje na VF je tranzistor. Mi na VF moramo imati tranzistor
koji uključuje parazitne kapacitete pn – spoja kao na sl.
se moţe zanemariti , je veoma mali i moţe se zanemariti.
Ako sada nacrtamo razvijenu šemu imamo sliku:
Osnovi Elektronike
FAKULTET ELEKTROTEHNIKE | SUDO 33
Ukoliko je tada je napon
Ulazni signal na VF je zbog kondenzatora koji vodi ka emiteru prespojen na emiter, i to znači da će
jednim dijelom taj kapacitet umjesto prolaska ka izlazu, prolaziti preko kratko spojenog kondenzatora
i ekvivalentnog kondenzatora, ovaj kapacitet je direktno kapacitet i na VF se neće pjačavati
signal već će se samo proslijediti na masu i to će uticati na karakteristiku na počne opadati.
Na gornju graničnu frekvenciju pojačavača utiču parazitni kapaciteti tranzistora i ako ţelimo da
postignemo veću što veću trebamo kapacitete tranzistora svesti na što je moguće manju vrijednost,
a takoĎe utiče i .
VF TRANZISTORI
Na gornju graničnu frekvenciju utiču tri parametra:
1. Vrijeme difuzije – vrijeme potrebno da sporedni nosioci naelektrisanja proĎe kroz bazu na
putovanju od emitera ka kolektoru. Što je vrijeme difuzije kraće to je granična frekvencija
veća.
2. Parazitni kapacitet – to su kapaciteti : i što je manji ovaj kapacitet granična
frekvencija je veća.
3. Otpor baze – je onaj element koji smo modelirali sa i što je ovaj otpor manji to je veća
gornja granična učestanost.
Ključni kapacitet jeste i ako se ţeli smanjiti ovaj C onda trebamo smanjiti površinu spoja .
Jedan od načina jeste da se na bazu priključi nova elektroda i ako sada na tranzistor
priključimo izvora tada će on šupljine koje idu iz emitera kroz bazu u kolektor, uticati na način
da će ih svojim el.poljem odbijati i na taj način se smanjuje aktivna oblast izmeĎu i . Smanjenjem
te aktivne oblasti smanjuje se površina spoja, a samim tim i kapacitet spoja .
Osnovi Elektronike
FAKULTET ELEKTROTEHNIKE | SUDO 34
Slijedeći tip tranzistora je sa površinskom barijerom i cilj je pribliţiti tako da je vrlo malo
rastojanje meĎu njima i baza je veoma uska pa je vrijeme difuzije veoma malo . Drift
tranzistori koji u bazi imaju neravnomjernu koncentraciju primjesa, tj u lijevom dijelu –
tranzistora veća je koncentracija primjesa nego u desnom, usljed difuzije doći će do kretanja elektrona
iz područija veće koncentacije u područije manje što će uzrokovati pojavu unutrašnjeg električnog
polja. To el.polje će ubrzavati kretanje šupljina na putu od .
Upoređivanje pojačavačkih stepeni
Na su prikazane karakteristike pojačanja snage u zavisnosti od otpora potrošača za sva tri
stepena i vidimo da najveće pojačanje ostvaruje stepen sa i iz tog razloga taj spoj
tranzistora se najviše primjenjuje u pojačavačkim kolima. Na prikazan je odnos strujnog
pojačanja u zavisnosi od za sva tri spoja. Na je prikazan odnos karakteristika naponskog
pojačanja u zavisnosti od za sva tri spoja. Spoj sa daje najbolje karakteristike pri pojačanju
signala. Na je prikazan odnos ulaznih otpora pojedinih stepeni u odnosu na .
Tamo gdje nam je potreban veliki ulazni, a mali izlazni otpor koristićemo stepen sa , suprotno
njemu spoj mali ulazni a veliki izlazni otpor. Ova dva stepena se najčešće koriste na krajevima
gdje je potrebno izvršiti prilagoĎenje po pitanju impedansi. Stepen sa obrće ulaznu fazu signala za
, dok i ne obrću.
Osnovi Elektronike
FAKULTET ELEKTROTEHNIKE | SUDO 35
STABILIZACIJA RADNE TAČKE POJAČAVAČA
Svako pomijeranje radne tačke govori o korisnom signalu koji se pojačava. Kada nema ulaznog
signala, u tom slučaju radna tačka se ne mijenja tj. mora ostati konstantna, meĎutim zbog različitih
uticaja radna tačka će se mijenjati. Dominantan uticaj na pomijeranje radne tačke ima temperatura i
najvećim dijelom ona utiče na inverznu struju kolektora i ona se mijenja po eksponencijalnom zakonu
Na pomijeranje radne tačke utiču i drugi parametri kao što je:
- Starenje tranzistora i tranzistori moraju prvo da odrade nekih 100 sati
- Uticaj radijacije (u medicini, satelitske komunikacije, vojne primjene itd.)
- Promjena napona napajanja ( )
Stabilizacija radne tačke u odnosu na temperaturu se može izvršiti na dva načina:
- Prvo uključenjem odgovarajućih otpora u kola , i i na taj način dobijemo linearnu
temperaturnu stabilizaciju jer su otpori linearni elementi
- Drugi način je da vršimo ugradnju nelinearnih elemenata u kola , ili .
LINEARNA TEMPERATURNA STABILIZACIJA
; ;
Imamo da je parametar iz definicije je u graničnom slučaju, kada je dobijamo idealnu
stabilizaciju, ali u praksi je obično , ali traţimo da on bude što je moguće niţi.
Sada ćemo analizirati nekoliko slučajeva:
Osnovi Elektronike
FAKULTET ELEKTROTEHNIKE | SUDO 36
1. Kada i za što bolju stabilizaciju u ovom slučaju mora biti .
2. Kada je i ni u jednom slučaju ne smije biti jednako nuli.
3. Ako bi uzeli da je dobili bi u suštini idealanu stabilizaciju , a meĎutim u tom
slučaju dolazi u pitanje sam rad pojačavača zbog pada napona koji se na njemu dešava.
Parametar se izvodi uz pretpostavku da je . Ukupna stabilizacija je
konačno
NELINEARNA STABILIZACIJARADNE TAČKE
U slučajevima kada se ne moţe postići dovoljna temperaturna stabilizacija pojačavača sa klasičnim
linearnim elementima, pribjegava se korištenju nelinearnih elemenata tj elemenata koji su ovisni o
temperaturi.
Termistorska stabilizacija
Na iamo klasični pojačavač u spoju . Termistor je element koji je temperaturno ovisan i
njegova karakteristika zavisnosti od je prikazana na . Ako doĎe do povećanja povećat će
se i , a samim ti i , povećanjem imamo za posljedicu povećanje . MeĎutim sa povećanjem
temperature dolazi do opadanja otpora termistora i povećava se , povećanjem doći će do
smanjenja struje i stvaranja njene stabilnoti, tj povećanjem doći će do smanjenja otpora i kroz
njega će proteći veća struja, a samim tim imaćemo veći pad napona na i manju struju i radna tačka
će biti stabilizovana.
Pozistorska stabilizacija
Osnovi Elektronike
FAKULTET ELEKTROTEHNIKE | SUDO 37
Pozistor je takoĎe element koji je temperaturno ovisan i njegova karakteristika zavisnosti od je
prikaza na Na pozistor je dodan u kolo emitera i sa porastom raste , ali raste i otpor
pozistora, tako da se autonatski smanjuje , a samim tim i .
Diodna stabilizacija
Ukoliko izaberemo da su dioda i tranzistor iz iste serije imamo da je inverzna struja zasićenja diode i
inverzna struja zasićenja tranzistora, najbolje je ovdje koristiti inverzno polarisan spoj , tako da
sa povećanjem raste , ali jedno drugo poništava.
Sa povećanjem dolazi do povećanja , a samim ti do destabilizacije radne tačke, ali se otpor diode
smanjuje i time se povećava pad napona na diodi.
Osnovi Elektronike
FAKULTET ELEKTROTEHNIKE | SUDO 38
UNIPOLARNI TRANZISTORI
Inverznom polarizacijom spoja dolazi do širenja oblasti tj do širenja potencijalne barijere i
suţavanja kanala. Povećanjem napona po apsolutnoj vrijednosti doći će do suţavanja kanala, a
kada je kanal će biti potpuno zatvoren. Znači naponom moţemo regulisati struju izmeĎu
i i zbog toga su ovi tranzistori i naponski upravljivi elementi. Imamo kanalni i kanalni
dok su kanalni u većoj upotrebi zbog bolje pokretljivosti elektrona.
Na izlaznoj karakteristici oblast lijevo od crtkane parabole nazivamo , a desno od
parabole . Karakteristiku koja prikazuje
Osnovi Elektronike
FAKULTET ELEKTROTEHNIKE | SUDO 39
Veličina kanala kada je data slijedećim izrazom
Kada je tada je provodnost kanala
Prednosti u odnosu na bipolarne tranzistore:
a) Manji šumovi kod jer nema rekombinacije nosilaca elektriciteta u bazi
b) Manja zavisnost karakteristika tranzistora od zračenja.Kada se poluprovodnik izloţi zračenju
(elektronima, neutronima i protonima) dolazi do znatnog skraćenja vremena ţivota sporednih
nosilaca elektriciteta, zbog stvaranja rekombinacionih centara u kristalnoj strukturi. S obzirom
da u unipolarnim struju odreĎuju osnovni nosioci elektriciteta, proticanje struje će daleko
manje zavisiti od spoljašnjih radijacija.
c) Manji uticaj temperature na rad tranzistora. Unipolarni se mogu koristiti i na temperaturi
do u kolu pojačavača dok je kod bipolarnih to nemoguće.
Parametri FET – a
1. Strmina (transkonduktansa) i odreĎuje se sa prenosne karakteristike.
2. Unutrašnji otpor i odreĎuje se sa izlazne karakteristike.
Osnovi Elektronike
FAKULTET ELEKTROTEHNIKE | SUDO 40
3. Naponsko pojačanje predstavlja odnos napona od pri i moţe se odrediti sa
prenosnih karakteristika i pratimo promjene i razlike
4. Snaga disipacije – maksimalna snaga koja se moţe dovesti na tranzistor a da ne doĎe do
njegovog uništenja.
MOSFET
Kod MOSFET – a imamo strukturu takvu da ispod imamo podlogu od i na nju
se ugraĎuje i imamo dva slučaja:
- MOSFET sa ugraĎenim kanalom .
- MOSFET sa indukovanim kanalom .
Kroz tranzistor sa provodnim kanalom moţe da protiče struja ukoliko se izmeĎu S i D priključi neki
napon , a na vrata (G) se ne dovodi nikakav napon, jer u njemu postoji površinski sloj koji po tipu
Osnovi Elektronike
FAKULTET ELEKTROTEHNIKE | SUDO 41
provodnosti odgovara tipu provodnosti izvora (S) i odvoda (D). MeĎutim, kroz tranzistor sa
indukovanim kanalom ne moţe proticati struja samo pod uticajem napona , jer izmeĎu S i D ne
postoji sloj istog tipa provodnosti od kojeg su sačinjeni izvor i odvod. Kada se izmeĎu S i D
dovede napon , tranzistor se ponaša kao dvije diode vezane serijski i suprotno. Ako se sada
priključi napon izmeĎu S i G, tako da su vrata na pozitivnijem potencijalu, tada će se pri odreĎenoj
vrijednosti napona ispod površine izolatora obrazovati tanak kanal koji će povezati dva
.
Ovaj tranzistor može da radi u dva režima:
- Režim obogaćenja i
- Režim osiromašenja a
MOSFET sa ugraĎenim kanalom zovemo još i osiromašeni MOSFET, sa indukovanim kanalom
obogaćeni MOSFET. U ovom slučaju imali smo kanalne tranzistore, a na isti način se moţe
realizirati i kanalni gdje je podloga tipa a ugraĎuju se u oblasti tipa .
Napon na G koji odgovara početku provoĎenja izmeĎu S i D naziva se naponskim pragom. Veţno je
istaći da početak provodnosti izmeĎu S i D ne moţemo definisati pri strogo odreĎenom naponu gejta
(G), stoga naponski prag treba tretirati kao interval napona u kojem tranzistor počinje da provodi.
Kada pad napona u kanalu dostigne takvu vrijednost pri kojoj električno polje kroz dielektrikum toliko
oslabi da ne moţe više stvarati inverzni sloj, struja u kanalu imaće kontinualnu vrijednost, bez obzira
na eventualni porast napona drejna (D). U ovom slučaju tranzistor radi u režimu zasićenja struje.
Osnovi Elektronike
FAKULTET ELEKTROTEHNIKE | SUDO 42
jačina električnog polja po , gustina pokretnih nosilaca
naponski prag , napon gejta , provodnost djelića kanala
struja u kanalu,
Parametri MOSFET – a
Kao i u slučaju i ovdje imamo isti skup parametara. Svi parametri se odreĎuje se kao i kod
s tim da vodimo računa u kom se dijelu nalazi radna tačka tranzistora.
JEDNOSMJERNI REŢIM RADA TRANZISTORA SA
EFEKTOM POLJA
Ne prikazana je šema pojačavača sa FET – om. Cilj je ostvariti pojačanje ulaznog napona .
Direktno priključenje generatora na sam tranzistor neće se ostvariti pojačanje, jer će se taj signal
nalaziti u reţimu malog signala i nelinearnom dijelu, tako da nećemo imati pojačanje. To se vidi na
izlaznim karakteristikama i ukoliko u najjednostavnijem slučaju dovedemo samo ulazni signal nećemo
imati ništa, cilj je radnu tačku pomjeriti iz koordinatnog početka i drugo moramo dovesti izvor za
napajanje koji će obezbijediti snagu signala koji se ţeli pojačavati. U slučaju sa imamo opštu
šemu u kojoj su i korišteni za definiranje radne tačke FET – a .
pojednostavljujemo primjenom Tevenenove teorme i imamo .
Radnu tačku moramo odrediti na izlaznim karakteristikama, ali moramo znati za koju vrijednost
napona . Zato nam je potrebna prenosna karakteristika .
Osnovi Elektronike
FAKULTET ELEKTROTEHNIKE | SUDO 43
Spoj G – S je inverzno polarisan kod klsičnih unipolarnih tranzistora, struja inverzne polarizacije je
veoma mala i analiziramo i tabela 1. Da bi dobili poloţaj radne tačke na izlaznim
karakterisikama napisat ćemo jednačinu za izlazni dio kola
Tabela 1 Tabela 2
I da bi odredili radnu pravu posmatrat ćemo dvije promjenljive i tabela 2.
POJAČAVAČ U SPOJU SA ZAJEDNIČKIM SORSOM
Naponsko pojačanje:
Za niske frekvencije parazitni kapaciteti i se mogu zanemariti. Slijedeći parametar je ulazna
admitansa
Osnovi Elektronike
FAKULTET ELEKTROTEHNIKE | SUDO 44
Ulaznu admitansu moţemo pojednostaviti pa imamo
Na NF . Isto tako moţemo izračunati i pojačavača i pošto je ulazni otpor veoma veliki i ima
samo kapacitivni karakter, u kolu upravljačke elektrode će protresti vrlo mala struja na VF. S obzirom
da je struja vrlo mala, odnos izmeĎu i je velik broj, odnosno pojačanje je takoĎe veliko,
tako da se kod proračuna rijetko koristi ovaj pojačavač.
Ako se na NF zanemare C onda je .
Pojačavač u spoju sa zajedničkim sorsom ima:
- Velik ulazni otpor
- Velik izlazni otpor
- Znatno naponsko pojačanje i naponski je kontrolisana komponenta
- Veoma veliko strujno pojačanje
POJAČAVAČ U SPOJU ZAJEDNIČKOG DREJNA
Na prikazana je šema pojačavača u spoju zajedničkog drejna. Ekvivalentna šema ovog
pojačavača je prikazana na i sa koje treba da dobijemo y – parametre.
PoreĎenjem navedene ekvivalentne šeme sa šemom π ekvivalentnom šemom četveropola i dobijamo
vrijednosti parametara :
Osnovi Elektronike
FAKULTET ELEKTROTEHNIKE | SUDO 45
y – parametri stepena sa zajedničkim drejnom. U praksi se obično
zanemaruju veličine i ,jer imaju visoke omske vrijednosti, tako da cijeli razlomak teţi
nuli. Uvrštavanjem ovih parametara u izraz za naponsko pojačanje dobivamo da je ono:
Na NF moţemo zanemarati parazitne kapacitete pa naponsko pojačanje ima vrijednost
Maksimalno pojačanje se dobiva kada .
Naponsko pojačanje pojačavačkog stepena sa ZD je blisko jedinici,što znači da ovaj stepen u opštem
slučaju smanjuje ulazni napon
Ulazni otpor se takoĎe dobiva uvrštavanjem parametara u izraz za ulazni otpor koji smo izveli za y –
parametre i on iznosi:
Izlazni otpor u područiju NF iznosi:
Pojačavač u spoju sa zajedničkim Gejtom
Ovaj pojačavački stepen odgovara stepenu sa zajedničkom bazom kod pojačavača sa bipolarnim
tranzistorima.
Osnovi Elektronike
FAKULTET ELEKTROTEHNIKE | SUDO 46
Na prikazana je šema pojačavača u spoju zajedničkog Gejta. Ekvivalentna šema ovog pojačavača
je prikazana na . Odje ćemo Y – parametre odrediti po definiciji Y – parametara, a to je da
izrazimo ulaznu struju , izlaznu struju preko ulaznog napona i izlaznog napona .
Isto tako moţe se napisati i druga jednačina :
odnosno :
odavde je :
Av = Rprd
Rp
r
Rp
Rpr
g
d
d
m)1(
1
)1
(
rul = 11
Rpr
rg
Rpr d
dm
d
rizl = rd + (1 + μ)Rg
Osnovi Elektronike
FAKULTET ELEKTROTEHNIKE | SUDO 47
POVRATNA SPREGA U POJAČAVAČIMA
Ako dio izlaznog signala vratimo na ulaz pojačavača onda kaţemo da je ostvarena povratna sprega ili
reakcija.
Kada analiziramo pojačavač sa povratnom spregom onda vodimo računa o tome da li je ulazni signal u
fazi ili protivfazi sa dijelom izlaznog signala koji vraćamo na ulaz. Ukoliko su ova dva signala u fazi
govorimo o pozitivnoj povratnoj spregi, a ukoliko su ova dva signal u protivfazi govorimo o
negativnoj povratnoj spregi.
Pozitivna povratna sprega praktično se primjenjuje kod oscilatora, a ne kod pojačavača. Kod
pojačavača se primjenjuje negativna povratna sprega.
Prema vrsti signala koji vraćamo sa izlaza na ulaz pojačavača razlikujemo : naponsku, strujnu i
kombinovanu ( naponsko-strujnu ) povratnu spregu.
Serijska naponska povratna sprega
U prvom slučaju dio izlaznog napona vodimo preko kola za povratnu spregu β na ulaz pojačavača pri
čemu je signal povratne sprege Vr vezan serijski sa ulaznim naponom, pa govorimo o serijskoj
naponskoj povratnoj sprezi.
Paralelna naponska povratna sprega
U drugom slučaju dio izlaznog napona vodimo preko β kola paralelno ulaznom naponu, pa govorimo o
paralelnoj naponskoj povratnoj sprezi.
Serijska strujna povratna sprega
U trećem slučaju izlazna struja stvara pad napona na otporu R. Dio tog izlaznog napona preko β kola
vodimo u seriju sa ulaznim naponom, pa govorimo o serijskoj strujnoj povratnoj sprezi.
Osnovi Elektronike
FAKULTET ELEKTROTEHNIKE | SUDO 48
Paralelna strujna povratna sprega
U četvrtom slučaju izlazna struja stvara pad napona na otporu R. Dio tog izlaznog napona preko β kola
vodimo paralelno ulaznom naponu, pa govorimo o paralelnoj strujnoj povratnoj sprezi.
SERIJSKA NAPONSKA POVRATNA VEZA
Broj koji pokazuje koji dio izlaznog napona vraćamo na ulaz nazivamo koeficijentom povratne
sprege, a označavamo sa β
Naponsko pojačanje pojačavača bez povratne sprege označavamo sa A, a pojačanje pojačavača sa
spregom Ar.
U izrazu za Ar vaţan je imenilac koji se ponekad naziva funkciom reakcije.
Razlikovaćemo tri slučaja :
Osnovi Elektronike
FAKULTET ELEKTROTEHNIKE | SUDO 49
1. |1 - βA| > 1 – U ovom slučaju je , pa govorimo o negativnoj povratnoj sprezi u kome
ulazni i izlazni signal nisu u fazi.
2. |1 - βA| < 1 – U ovom slučaju je , pa govorimo o pozitivnoj povratnoj sprezi.
3. |1 - βA| = 0 – U ovom slučaju , a to fizikalno znači da pojačavač postaje oscilator
(generator) i ovaj slučaj se moţe svrstati u grupu pozitivnih povratnih veza.
Ulazna impedansa kada nema povratne veze je
Kada imamo povratnu vezu
Izlazni otpor se odreĎuje sa slijedeće slike kada se generator premjesti sa ulaznog dijela kola u izlazni
dio kola. Sa djeliteljem napona.
Uzimamo dio napona i vraćamo ga na ulaz i taj dio koji tu uzimamo je
Znači da smo izvorom prikazali da se radi o pojačavaču i da je on puta veći od .
Efekti koji se javljaju primjenom povratne veze
1. Pojačanje pojačavača sa povratnom vezom je manje od pojačanja bez povratne veze
2. Ulazna impedansa je ovisna od promjene povratne veze, tako da kod serijskih povratnih
veza ulazna impedansa se povećava sa primjenom povratne veze, a kod paralelnih smanjuje
primjenom povratne veze.
3. Izlazna impedansa pojačavača takoĎe zavisi od primjenjene povratne veze, tako da
povratne naponske veze smanjuju , a strujne povećavaju .
Osnovi Elektronike
FAKULTET ELEKTROTEHNIKE | SUDO 50
4. Stabilnost: Ukoliko odredimo prvi izvod pa dobit ćemo:
Ukoliko sada i lijevu i desnu stranu podijelimo sa dobijamo:
Primjenom povratne veze dobija se stabilniji rad pojačavača. Smanjenje linearnih izobličenja
pojačavača i to se moţe prikazati snimanjem amplitudno – frekventne karakteristike pojačavača sa PV
i bez PV. Znači proširuje se propusni opseg pojačavača sa primjenom PV.