unlock-poglavlje 01 el2
TRANSCRIPT
![Page 1: Unlock-Poglavlje 01 El2](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051513/547ac782b4795983098b4bb3/html5/thumbnails/1.jpg)
Fakultet elektrotehnike i računarstvaZavod za elektroniku, mikroelektroniku,
računalne i inteligentne sustave
Elektronika 2Željko Butković, Julijana Divković Pukšec
1. Diferencijska pojačala
SYSTOOLS DEMO
![Page 2: Unlock-Poglavlje 01 El2](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051513/547ac782b4795983098b4bb3/html5/thumbnails/2.jpg)
![Page 3: Unlock-Poglavlje 01 El2](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051513/547ac782b4795983098b4bb3/html5/thumbnails/3.jpg)
1. Diferencijska pojačala 3
Bipolarno diferencijsko pojačalo s emiterskim otpornikom
2 ulaza → uul1 i uul2
2 izlaza → uiz1 i uiz2
koristi se:samo uiz1 ili uiz2 →asimetrični izlazrazlika uiz = uiz2 − uiz1 →diferencijski ili simetrični izlaz
istosmjerno pojačalo
SYSTOOLS DEMO
![Page 4: Unlock-Poglavlje 01 El2](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051513/547ac782b4795983098b4bb3/html5/thumbnails/4.jpg)
![Page 5: Unlock-Poglavlje 01 El2](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051513/547ac782b4795983098b4bb3/html5/thumbnails/5.jpg)
1. Diferencijska pojačala 5
Primjer 1.1
U diferencijskom pojačalu sa slike zadano je: UCC = UEE = 15 V, Rg1 = Rg2 = 500 Ω, RC1 = RC2 = 1,5 kΩi RE = 4,5 kΩ. Parametri oba bipolarna tranzistora su β = 100 i Uγ = 0,7 V. Odrediti struje i napone tranzistora u statičkoj radnoj točki.
SYSTOOLS DEMO
![Page 6: Unlock-Poglavlje 01 El2](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051513/547ac782b4795983098b4bb3/html5/thumbnails/6.jpg)
![Page 7: Unlock-Poglavlje 01 El2](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051513/547ac782b4795983098b4bb3/html5/thumbnails/7.jpg)
1. Diferencijska pojačala 7
Zajednički i diferencijski signal
Naponi ug1 i ug2 rastavljaju se na:zajednički signal uz idiferencijski signal ud
221 gg
zuu
u+
= 12 ggd uuu −=
Pojedinačni ulazni naponi ug1 i ug2 su:
2/1 dzg uuu −= 2/2 dzg uuu +=
Analiza metodom superpozicije – posebno za zajednički, a posebno za diferencijski signal
SYSTOOLS DEMO
![Page 8: Unlock-Poglavlje 01 El2](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051513/547ac782b4795983098b4bb3/html5/thumbnails/8.jpg)
![Page 9: Unlock-Poglavlje 01 El2](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051513/547ac782b4795983098b4bb3/html5/thumbnails/9.jpg)
1. Diferencijska pojačala 9
Pojačanje diferencijskog signala
Uz simetriju → ibd2 = − ibd1 → nema pada napona na RE .; za uiz = uiz2
Između oba ulaza je diferencijski signal ud → ug2 = − ug1 = ud / 2
22 Cbdfeiz Rihu −=
( )2222/ begbdd rRiu +=
( )22
2
22/21
beg
Cfe
d
iz
d
izVd rR
Rhu
uuuA
+−
===
SYSTOOLS DEMO
![Page 10: Unlock-Poglavlje 01 El2](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051513/547ac782b4795983098b4bb3/html5/thumbnails/10.jpg)
![Page 11: Unlock-Poglavlje 01 El2](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051513/547ac782b4795983098b4bb3/html5/thumbnails/11.jpg)
1. Diferencijska pojačala 11
Primjer 1.2
Za diferencijsko pojačalo iz primjera 1.1 za asimetrični izlaz uiz = uiz2 izračunati naponska pojačanja zajedničkog i diferencijskog signala AVz i AVd, te faktor potiskivanja ρ. Dinamički faktor strujnog pojačanja hfe = 100, a naponski ekvivalent temperature UT = 25 mV. Zanemariti porast struje kolektora u normalnom aktivnom području.
SYSTOOLS DEMO
![Page 12: Unlock-Poglavlje 01 El2](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051513/547ac782b4795983098b4bb3/html5/thumbnails/12.jpg)
![Page 13: Unlock-Poglavlje 01 El2](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051513/547ac782b4795983098b4bb3/html5/thumbnails/13.jpg)
1. Diferencijska pojačala 13
Povećanje faktora potiskivanja
Za povećanje faktora potiskivanja trebalo povećati otpor RE → smanjilo bi se zajedničko pojačanje AVz
Uz zadržavanje diferencijskog pojačanja AVd povećanje RE zahtjeva povećanje iznosa napona napajanja − UEE → nepraktično
Rješenje → primjena elementa s velikim dinamičkim i malim statičkim otporom
Primjer: izlazni krug bipolarnog tranzistora u normalnom aktivnom području
SYSTOOLS DEMO
![Page 14: Unlock-Poglavlje 01 El2](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051513/547ac782b4795983098b4bb3/html5/thumbnails/14.jpg)
![Page 15: Unlock-Poglavlje 01 El2](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051513/547ac782b4795983098b4bb3/html5/thumbnails/15.jpg)
1. Diferencijska pojačala 15
Statička analiza
Statičke struje diferencijskog para tranzistora T1 i T2 osigurava tranzistor T3
Nadomještavanje otpornog djelila u krugu baze tranzistora T3
EEBB URR
RU21
1
+−=
21 RRRB =
( ) EB
BEQEEBBBQ RR
UUUIβ++−+
=13 33 BQCQ II β=
22133
21CQCQ
CQCQIIII ≈
+==
ββ
BEQgBQCQ URIU −−= 113
( ) EEEBQCQCEQ URIUU ++−= 333 1 β
31121 CQCCQCCCEQCEQ URIUUU −−==
SYSTOOLS DEMO
![Page 16: Unlock-Poglavlje 01 El2](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051513/547ac782b4795983098b4bb3/html5/thumbnails/16.jpg)
![Page 17: Unlock-Poglavlje 01 El2](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051513/547ac782b4795983098b4bb3/html5/thumbnails/17.jpg)
1. Diferencijska pojačala 17
Izlazni dinamički otpor strujnog izvora
( ) ( ) Ebcebfe Riirihiu ++−= 333
( ) ( ) 0333 =+++ EbbeBb RiirRi
iRRi
RrRRi E
EbeB
Eb −=
++−=
33
EEcefe
ceiz RR
RrhriuR ⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛ −++== 3
33 1
uz hfe rce3 >> RE i hfe rce3 >> R → 33 1 ceE
feiz rRRhR ⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛ +≈
za RE /R → 1 otpor > Riz3 → (1 + hfe) rce3 – izlazni dinamički otpor u spoju zajedničke baze
SYSTOOLS DEMO
![Page 18: Unlock-Poglavlje 01 El2](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051513/547ac782b4795983098b4bb3/html5/thumbnails/18.jpg)
![Page 19: Unlock-Poglavlje 01 El2](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051513/547ac782b4795983098b4bb3/html5/thumbnails/19.jpg)
1. Diferencijska pojačala 19
Pojačanje diferencijskog signala
( )22
2
22/21
beg
Cfe
d
iz
d
izVd rR
Rhuu
uuA
+−
===
SYSTOOLS DEMO
![Page 20: Unlock-Poglavlje 01 El2](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051513/547ac782b4795983098b4bb3/html5/thumbnails/20.jpg)
![Page 21: Unlock-Poglavlje 01 El2](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051513/547ac782b4795983098b4bb3/html5/thumbnails/21.jpg)
1. Diferencijska pojačala 21
Primjer 1.6
Na diferencijsko pojačalo iz primjera 1.5 priključeni su sinusni signali ug1 = Ug1m sin ωt i ug2 = Ug2m sin ωt. Izračunati izlazni napon uiz = uiz2 za
a) Ug1m = − 5 mV i Ug2m = 5 mV, teb) Ug1m = 20 mV i Ug2m = 30 mV.
SYSTOOLS DEMO
![Page 22: Unlock-Poglavlje 01 El2](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051513/547ac782b4795983098b4bb3/html5/thumbnails/22.jpg)
![Page 23: Unlock-Poglavlje 01 El2](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051513/547ac782b4795983098b4bb3/html5/thumbnails/23.jpg)
1. Diferencijska pojačala 23
Prijenosna karakteristika (1)
E
EE
E
EEE
RU
RUuI ≈
+=0
210 CC iiI +≈
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛=
T
BESC U
uIi 11 exp
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛=
T
BESC U
uIi 22 exp
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛ −−=⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛ −−⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛=
T
BEBEC
T
BEBE
T
BESC U
uuiU
uuU
uIi 122
1221 expexpexp
1212 BEBEBBD uuuuu −=−=
SYSTOOLS DEMO
![Page 24: Unlock-Poglavlje 01 El2](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051513/547ac782b4795983098b4bb3/html5/thumbnails/24.jpg)
![Page 25: Unlock-Poglavlje 01 El2](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051513/547ac782b4795983098b4bb3/html5/thumbnails/25.jpg)
1. Diferencijska pojačala 25
Unipolarno diferencijsko pojačalo s uvodskim otpornikom
2 ulaza → uul1 i uul2
od 2 izlaza → uiz1 i uiz2
može se koristiti:samo uiz1 ili uiz2 →asimetrični izlazrazlika uiz = uiz2 − uiz1 →diferencijski ili simetrični izlaz
slična je realizacija s MOSFET-ovima
SYSTOOLS DEMO
![Page 26: Unlock-Poglavlje 01 El2](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051513/547ac782b4795983098b4bb3/html5/thumbnails/26.jpg)
![Page 27: Unlock-Poglavlje 01 El2](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051513/547ac782b4795983098b4bb3/html5/thumbnails/27.jpg)
1. Diferencijska pojačala 27
Primjer 1.7
Odrediti statičku radnu točku diferencijskog pojačala sa slike Zadano je UDD = USS = 18 V, Rg1 = Rg2 = 1 kΩ i RD1 = RD2 = RS = 5 kΩ . FET-ovi T1 i T2 imaju jednake parametre IDSS = 8 mA i UP = − 4 V. Zanemariti porast struja odvoda ID s naponima UDS u području zasićenja.
SYSTOOLS DEMO
![Page 28: Unlock-Poglavlje 01 El2](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051513/547ac782b4795983098b4bb3/html5/thumbnails/28.jpg)
![Page 29: Unlock-Poglavlje 01 El2](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051513/547ac782b4795983098b4bb3/html5/thumbnails/29.jpg)
1. Diferencijska pojačala 29
Pojačanje zajedničkog signala
Na oba je ulaza zajednički signal → ug1 = ug2 = uz
Uz simetriju obje grane su jednake → analizira se pola pojačala za uiz = uiz2
( ) 22222 2 dDdSgs iRrRu ++=μ
22 2 dSgsz iRuu += 22 dDiz iRu −=
( )2 2
2 2 22 1iz D
Vzz S d D
u RAu R r R
μμ−
= =+ + +
SYSTOOLS DEMO
![Page 30: Unlock-Poglavlje 01 El2](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051513/547ac782b4795983098b4bb3/html5/thumbnails/30.jpg)
![Page 31: Unlock-Poglavlje 01 El2](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051513/547ac782b4795983098b4bb3/html5/thumbnails/31.jpg)
1. Diferencijska pojačala 31
Faktor potiskivanja
Izlazni napon → zbroj napona uz diferencijski i zajednički signal
Faktor potiskivanja:
zVzdVdiz uAuAu +=
Vz
Vd
AA
≡ρ
( )22 2
112
S
d D
Rr R
ρ μ= + ++
SYSTOOLS DEMO
![Page 32: Unlock-Poglavlje 01 El2](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051513/547ac782b4795983098b4bb3/html5/thumbnails/32.jpg)
![Page 33: Unlock-Poglavlje 01 El2](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051513/547ac782b4795983098b4bb3/html5/thumbnails/33.jpg)
1. Diferencijska pojačala 33
Unipolarno diferencijsko pojačalo sa strujnim izvorom
SYSTOOLS DEMO
![Page 34: Unlock-Poglavlje 01 El2](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051513/547ac782b4795983098b4bb3/html5/thumbnails/34.jpg)
![Page 35: Unlock-Poglavlje 01 El2](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051513/547ac782b4795983098b4bb3/html5/thumbnails/35.jpg)
1. Diferencijska pojačala 35
Primjer 1.9
Odrediti statičku radnu točku diferencijskog pojačala sa strujnim izvorom sa slike. Zadano je UDD = USS = 18 V, Rg1 = Rg2 = 1 kΩ, RD1 = RD2 = 5 kΩ i RS = 500 Ω. Parametri tranzistora su: IDSS1 = IDSS2 = 8 mA i UP1 = UP2 = − 4 V , IDSS3 = 9 mA i UP3 = − 6 V . Zanemariti porast struja odvoda ID s naponima UDS u području zasićenja.
SYSTOOLS DEMO
![Page 36: Unlock-Poglavlje 01 El2](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051513/547ac782b4795983098b4bb3/html5/thumbnails/36.jpg)
![Page 37: Unlock-Poglavlje 01 El2](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051513/547ac782b4795983098b4bb3/html5/thumbnails/37.jpg)
1. Diferencijska pojačala 37
Pojačanja zajedničkog i diferencijskog signala
Analizira se pola pojačala uz uiz = uiz2 .
Koriste se isti nadomjesni sklopovi kao za diferencijsko pojačalo s uvodskim otpornikom.
( )2 2
2 3 2 22 1iz D
Vzz iz d D
u RAu R r R
μμ−
= =+ + +
( )22
22
2 Dd
D
d
izVd Rr
RuuA
+−
==μ
SYSTOOLS DEMO
![Page 38: Unlock-Poglavlje 01 El2](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051513/547ac782b4795983098b4bb3/html5/thumbnails/38.jpg)
![Page 39: Unlock-Poglavlje 01 El2](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051513/547ac782b4795983098b4bb3/html5/thumbnails/39.jpg)
1. Diferencijska pojačala 39
Prijenosna karakteristika (1)
S
SS
S
SSS
RU
RUuI ≈
+=0 210 DD iiI +=
1212 GSGSGGD uuuuu −=−=
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛−=→⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛−=
DSS
DPGS
P
GSDSSD I
iUuUuIi 11
2
( )12 DDDSS
PD ii
IUu −
−=
⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎣
⎡⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛−⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛−⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛−
+=42
0
2
0
02 21
2 P
DDSS
P
DDSSD U
uI
IUu
IIIi
SYSTOOLS DEMO
![Page 40: Unlock-Poglavlje 01 El2](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051513/547ac782b4795983098b4bb3/html5/thumbnails/40.jpg)