Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně Ústav elektrotechniky a měření
Zesilovače Přednáška č. 6
Milan Adámek
Zesilovač Zesilovače
[email protected] U5 A711 +420576035251
1
Základní pojmy
• jde o dvojbran (čtyřpól) • zpravidla jde o aktivní dvojbran (odebíraný činný výkon je větší než dodávaný) • rozlišujeme proudové, napěťové, výkonové zesílení a fázový posun
Zesilovače
2
Základní pojmy – zesílení a útlum
Pozn.k fázovému posunu • je –li fázový posuv mezi vstupním a výstupním signálem 1800, jde o invertující zesilovač • v opačném případě jde o neinvertující zesilovač Zesilovače
3
Základní pojmy – pokles a zisk
PAMATUJ! • zisk = • pokles = Zesilovače
logaritmus zesílení logaritmus útlumu 4
Základní pojmy – přenosová charakteristika
• mezní frekvence – při ní je pokles signálu 3dB, což odpovídá relativnímu útlumu 70,7% • šířka pásma zesilovače – jde o rozdíl mezi horní a dolní mezní frekvencí
Zesilovače
5
Základní pojmy – zkreslení zesilovaného signálu a) Lineární zkreslení • mezi výstupní a vstupní veličinou je lineární vztah • výstupní a vstupní grafy se liší jen měřítkem
Zesilovače
6
Základní pojmy – zkreslení zesilovaného signálu b) Nelineární zkreslení • mezi výstupní a vstupní veličinou není lineární vztah • dojde k němu na nelineární charakteristice zesilovače – nastane tzv. tvarové zkreslení
Zesilovače
7
Zesilovače s bipolárními tranzistory a) Zapojení se společným emitorem (SE)
• emitor je společný pro vstupní i výstupní obvod • k realizaci napěťového zesílení potřebuje odpor ve výstupním obvodu • malou nárůstem IB lze vyvolat velkou změnu IC • výstupní napětí se odebírá mezi emitorem a kolektorem • jde o invertor – výstupní napětí je o 1800 posunuto proti vstupu Zesilovače
8
Zesilovače s bipolárními tranzistory a) Zapojení se společným emitorem (SE) – princip invertoru odfiltrování ss složky signálu
vstupní signál
nastavení pracovního bodu výstupní signál Zesilovače
9
Zesilovače s bipolárními tranzistory a) Zapojení se společným emitorem (SE) – princip invertoru
Fázový posuv mezi vstupem a výstupem je 1800 - jde o invertor Zesilovače
10
Zesilovače s bipolárními tranzistory a) Zapojení se společným emitorem (SE) – vlastnosti
• jde o nejběžnější zapojení, protože má velké výkonové zesílení Zesilovače
11
Zesilovače s bipolárními tranzistory b) Zapojení se společným kolektorem (SC) – impedanční oddělovač
• jde o napěťový sledovač – napěťové zesílení téměř = 1 • jde o impedanční oddělovač – má velkou vstupní impedanci Zesilovače
12
Zesilovače s bipolárními tranzistory c) Zapojení se společnou bází (SB)
Zesilovače
13
Zesilovače s bipolárními tranzistory Nastavení pracovního bodu zesilovače
Pracovní bod se nastaví předpětím báze – emitor pomocí: • odporového děliče R1 a R2 • předřadným odporem RV
Zesilovače
14
Zesilovače s bipolárními tranzistory Nastavení pracovního bodu zesilovače
Zesilovače
15
Operační zesilovače – základní pojmy • původně navrženy pro realizaci mat. operací v analogových počítačích (60. léta) • dnes zejména pro zpracování analogových signálů, v ČT pro realizaci KO, AD a DA převodníky
Zesilovače
16
Operační zesilovače - parametry K základním vlastnostem OZ patří: • velké zesílení (až 150 000x) • velká vstupní impedance • malá výstupní impedance
Vstupní svorky OZ: • invertující – (značena minus) – posune fázi o 1800 • neinvertující – (značena plus) – neposune fázi Napájení OZ: • zpravidla symetrické – např. +12V, -12V • často nesymetrické – např. +10V • obvykle se napájecí svorky nekreslí do schématu Zesilovače
17
Operační zesilovače – vnitřní zapojení
Zesilovače
18
Operační zesilovače – chování 1. Kompenzace frekvence • s rostoucí frekvencí klesá zesílení OZ • s rostoucí frekvencí se zvyšuje fázový posuv
Zesilovače
19
Operační zesilovače – chování 2. Nastavení nuly – (offset kompenzace) • musí platit pro vstupní napětí U1= 0 výstupní napětí U2= 0 • zvyšuje – li se na spojených vstupech napětí, musí být stále U2 = 0
• mírou nestability nastavení nuly je činitel zesílení
Zesilovače
20
Operační zesilovače – základní zapojení 1. Invertující zesilovač
Zesilovače
21
Operační zesilovače – základní zapojení 2. Neinvertující zesilovač
Zesilovače
22
Operační zesilovače – základní zapojení 3. Napěťový sledovač – měnič impedance
• napěťové zesílení je rovno jedničce • velká vstupní impedance • malá výstupní impedance Zesilovače
23
Operační zesilovače – základní zapojení 4. Součtový invertující zesilovač - sumátor
Zesilovače
24
Operační zesilovače – základní zapojení 5. Rozdílový zesilovač – diferenční zapojení
Zesilovače
25
Operační zesilovače – základní zapojení 6. Derivátor, derivační zesilovač
Působí jako horní propusť
dU e U a = − Rk Ce dt Zesilovače
26
Operační zesilovače – základní zapojení 7. Integrátor, integrující zesilovač
t
1 Ua = U e dt + U a 0 ∫ Re Ck 0
Působí jako dolní propusť
Zesilovače
27
Operační zesilovače – základní zapojení 8. Napěťový komparátor
Zesilovače
28
