Elektronika 1. (BMEVIHIAB02) 6. Előadás (2015.10.07.) Teljesítmény erősítők jellemzői, végfokozatok Dr. Gaál József BME Hálózati Rendszerek és SzolgáltatásokTanszék
[email protected]
Végfokozat, teljesítmény erősítők Ut1
Erősitő Ube
~
Teljesítmények: • pillanatnyi teljesítmény:
• szinuszos, négyszög, egyéb
IC UCE
Uki
Rfogyasztó Iki
p (t ) = u (t )i (t )
kapu áram és feszültség szorzata
• átlag teljesítmény • periódikus jelek:
Ut2
T
1 P = p (t ) = u (t )i (t ) = ∫ u (t )i (t )dt T 0
A kapu (,melyen teljesítményt értelmezünk) lehet: • a fogyasztó ellenállása: Pki kimeneti hatásos teljesítmény • tápfeszütséget adó telep(ek): Ptelep telepből felvett teljesítmény • tranzisztor kimeneti kapuja: Ptr tranzisztor disszipációja Elektronika 1. (BMEVIHIA205)
© Dr. Gaál József, Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék BME
2
Végfokozatok, teljesítmény erősítők Végfok jellemzők: • Maximális kimeneti hatásos teljesítmény:
Ut1
Pkimax = u ki (t)i ki (t)
• Maximális telep teljesítmény: Ptmax = U t i t (t)
Ube
Erősitő
~
Ut2 IC UCE
• Tranzisztor maximális PDtrmax = u CE (t)i C (t) disszipációja:
Rfogyasztó Uki
Iki
Hatásfokok, teljesítmény arányok: • Telephatásfok: Pkimax/Ptmax • Disszipációs hatásfok: Pkimax/PDtrmax
A végfok jellemzők függnek: • a kimeneti jelalaktól: • szinuszos • négyszög • stb.
Elektronika 1. (BMEVIHIA205)
• a kivezérlés mértékétől: • • • •
a kimenő jelalak amplitúdója írja le nincs kivezérlés, ube=0 maximális kivezérlés, köztes kivezérlés.
© Dr. Gaál József, Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék BME
• a munkaponttól: • • •
„A” osztály „B” osztályú „AB”, „C”, stb.
3
Végfokozatok, teljesítmény erősítők A végfok jellemzők függnek: • a munkaponttól: • • •
a kivezérelhetőségi tartomány közepére esik, a tranzisztorok a teljes működés alatt „nyitva” vannak. • „B” osztály: a tranzisztor(ok) munkapontja a kivezérelhetőségi tartomány határára esik, a tranzisztorok fél periódus alatt „nyitva” vannak, fél periódus alatt „zárva”.
„A” osztály „B” osztályú „AB”, „C”, stb.
transzfer karakterisztika:
kollektor áram jelalak:
kimeneti karakterisztika: IC
IC
IC
„B”
„A”
„B”
„AB”
„C”
„A”
„A”
„C”
• „A” osztály: a tranzisztor(ok) munkapontja
IC0A
„AB” „B” „C”
„AB” UBE
Elektronika 1. (BMEVIHIA205)
Um
UCE © Dr. Gaál József, Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék BME
t 4
Végfokozat, teljesítmény erősítők Első, „A” osztályú bevezető példa: Munkapont:
iC
Re = Rv = R E × R f
a fogyasztón ne folyjon áram! U IC0 = t U E0 = 0 RE Kimenő jelalak szinusz!
u ki (t ) = U E cos(ωt )
Um
ic (t ) = I C 0 + I C cos(ωt ) I C max = I C 0 U E max = U t Telep teljesítmény:
Rf
Pf = u f (t )i f (t )
Disszipációs teljesítmény:
PD = u CE (t )iC (t )
+ U CE
U CE 0 = U t = Ut −Um
Pf max
Pt max = 2U t I C 0
Rf U t2 = 2 (R E + R f
Ut +Ut
− U CE = I C 0 (R E × R f ) = U t
RE + R f
Pt = Pt1 + Pt 2 = U t ic (t ) + U t i E (t )
Fogyasztó teljesítmény:
uCE
)
2
Rf RE + R f
Rf RE + R f
+ < U CE
U t2 =2 RE
RE = R f
Pf max
U t2 = 8R f
Hatásfokok: Elektronika 1. (BMEVIHIA205)
© Dr. Gaál József, Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék BME
5
Végfokozat, teljesítmény erősítők Második példa: áramgenerátoros, „A” osztályú iC
Munkapont: a fogyasztón ne folyjon áram! Maximális kivezérlés: + − U CE = U CE
Re = Rv = R f
IC0 uCE
Kimenő jelalak szinusz!
i f (t ) = I C cos(ωt ) I Cmac = I C 0 opt Telep teljesítmény:
Um
U CE 0 = U t
+ U CE = Ut −Um
Pt = Pt1 + Pt 2 = U t ic (t ) + U t I C 0
U t + R f IC0
− U CE = IC0 R f
Pt max = 2U t I C 0
Fogyasztó P = u (t )i (t ) = R I 2 cos(ωt ) 2 f f f f C teljesítmény: Disszipációs teljesítmény:
PD = u CE (t )iC (t )
Elektronika 1. (BMEVIHIA205)
© Dr. Gaál József, Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék BME
6
Végfokozatok, teljesítmény erősítők Harmadik példa: ellenütemű „A” osztályú
Komplementer végfokozat:
Elektronika 1. (BMEVIHIA205)
© Dr. Gaál József, Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék BME
7
Végfokozatok, teljesítmény erősítők Negyedik példa: „B” osztályú ellenütemű végfokozat
Elektronika 1. (BMEVIHIA205)
© Dr. Gaál József, Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék BME
8
Végfokozatok, teljesítmény erősítők Első példa: „A” osztályú emitterkövető
Második példa: áramgenerátoros, „A” osztályú
Harmadik példa: ellenütemű „A” osztályú
Negyedik példa: „B” osztályú
Elektronika 1. (BMEVIHIA205)
© Dr. Gaál József, Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék BME
9
Végfokozatok, teljesítmény erősítők Határ adatok • UCEmax , ICmax , PD max
Tranzisztoron disszipálódó teljesítmény, hővezetés elektro-termikus analógiája:
Torzítás: negatív visszacsatolás
Elektronika 1. (BMEVIHIA205)
© Dr. Gaál József, Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék BME
10
