View
257
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
DE C6
2
CUPRINS
Comparatoare de tensiune cu reacție pozitivă cu AO
Diferența dintre comparatoarele simple și cele cu RP
Comparator inversor cu RP
cu praguri simetrice
cu praguri nesimetrice
Comparator neinversor cu RP
Aplicații
Amplificatoare electronice
Tipuri de alimentări
Tipuri de amplificatoare
CSTV
Modelarea amplificatorului în tensiune
Determinarea parametrilor amplificatoarelor
DE C6
3
Comparatoare de tensiune cu RP cu AO
Histerezis = fenomen potrivit căruia valoarea actuală a unei mărimi (material) depinde și de
valorile anterioare ale mărimilor care o determină.
= succesiunea stărilor unei mărimi determinate de variația unui parametru diferă de
succesiunea stărilor determinate de variația în sens contrar a aceluiași parametru.
comparator cu RP cu AO = comparator cu histerezis
Reacție pozitivă (RP) a AO = o cale prin care o parte din semnalul de la ieșirea AO este dus
la intrarea neinversoare a AO.
= semnalul de ieșire întărește efectul semnalului de intrare.
DE C6
4
Comparatoare de tensiune cu RP cu AO
Dezavantaje comparatoarele simple:
pentru un semnal de intrare cu variaţie
lentă comutarea ieşirii dintr-o valoare în
alta poate fi lentă
pentru semnal de intrare cu zgomot la
ieşire circuitul are comutări multiple
nedorite (parazite) când semnalul de
intrare trece prin valoarea de prag
Nu mai sunt comutări nedorite ale vO
Circuit cu AO?
DE C6
5
Comparatoare de tensiune cu RP cu AO
Diferența dintre comparatoarele simple și cele cu RP
• Două valori distincte ale vO: VOH și VOL
• Comutarea are loc la VPH numai dacă vO=VOH
• Comutarea are loc la VPL numai dacă vO=VOL
Soluția: două praguri de comparare VPH și VPL
o Valorile tensiunilor de prag să depindă de valoarea tensiunii de ieșire
aducerea unei fracţiuni din tensiunea de ieşire la intrarea neinversoare a
AO prin intermediul unui divizor rezistiv – reacție pozitivă
DE C6
6
Comparatoare de tensiune cu RP cu AO
Comparator inversor cu RP
cu praguri simetrice
CSTV ?
Iv
OvI
O
vv
vRR
Rv
_
21
1
IOD vvRR
Rv
21
1
OHPH VRR
RV
21
1
OLPL VRR
RV
21
1
POD VvRR
Rv
21
1;0
PID Vvv ,0Când
OLOHPLPHP VVRR
RVVV
21
1
DE C6
7
Comparatoare de tensiune cu RP cu AO
sensul de parcurgere al histerezisului diferă în funcție de sensul vI (crescător, descrescător)
la un anumit moment este „activ” doar un singur prag (VPL, VPH)
tensiunea de prag este valoarea tensiunii de intrare la momentul vD=0
comparatoarele cu histerezis sunt circuite bistabile (circuit cu două stări stabile)
semnalul de intrare declanşează acţiunea de comutare a ieşirii, procesul de comutare fiind
continuat de reacţia pozitivă:
considerăm vO=VOL , vI>VPL vI ↓; când vI trece prin VPL:
vI ↓, vD ↑, vO ↑, v+↑, vD↑, vO ↑ RP
procesul va continua de la sine datorită RP până când ieşirea ajunge în cealalta stare, VOH
comutare rapidă
circuite basculante bistabile (CBB) sau trigger Schmitt
Comparator inversor cu RP
cu praguri simetrice
DE C6
8
Comparatoare de tensiune cu RP cu AO
Comparator inversor cu RP
cu praguri simetrice
Exemplu
CSTV?
Cronograme?
PID Vvv ,0 Pentru
DE C6
9
Comparatoare de tensiune cu RP cu AO
Comparator inversor cu RP
cu praguri nesimetrice
REFO VRR
Rv
RR
Rv
21
2
21
1
IREFOD vVRR
Rv
RR
Rvvv
21
2
21
1
REFOHPH VRR
RV
RR
RV
21
2
21
1
REFOLPL VRR
RV
RR
RV
21
2
21
1
Tensiunea de ieșire pentru tensiune de intrare
triunghiulară cu amplitudine de 10V?
Dar pentru amplitudine de 5V?
CSTV
PID Vvv ,0 Pentru
DE C6
10
Comparatoare de tensiune cu RP cu AO
Comparator neinversor cu RP
021
2
21
1
IOD vRR
Rv
RR
Rvvv
021
2
21
1
PO VRR
Rv
RR
R
OP vR
RV
2
1
OHPL VR
RV
2
1 OLPH VR
RV
2
1
CSTV
PID Vvv ,0 Pentru
REFIOD VvRR
Rv
RR
Rvvv
21
2
21
1
DE C6
11
Comparatoare de tensiune cu RP cu AO
Comparator neinversor cu RP
Exemplu
)(43
3AlREF V
RR
RVv
DE C6
12
Comparatoare de tensiune cu RP cu AO
Comparator neinversor cu RP
a) Desenaţi calitativ CSTV vO(vI). Ce aplicaţie realizează circuitul?
b) Care sunt expresiile şi valorile următorilor parametrii: VOH, VOL, VPH, VPL. Redesenaţi CSTV
conform valorilor numerice obţinute.
c) Dacă vI(t) este un semnal triunghiular cu amplitudinea de 11V şi fără componentă continuă
desenaţi cronogramele vI(t) şi vO(t).
d) Modificaţi circuitul astfel încât pentru aceleaşi tensiuni de alimentare să obţineţi VPH=5V, VPL=-5V.
DE C6
13
Comparatoare de tensiune cu RP cu AO
Aplicații
Soluție pentru comparatoare cu un singur prag utilizate în mediu cu zgomot
(lățimea histerezis-ului să fie mai mare decât amplitudinea zgomotului)
În sisteme de control: închis-deschis
Circuit bistabil (circuit logic)
...
DE C6
14
Amplificatoare electronice
Amplificatorul electronic: triport activ ce furnizează la ieşire un semnal xo(t) (tensiune sau
curent) cu aceeaşi formă de variaţie în timp ca a semnalului de intrare xi(t) şi care este capabil
să furnizeze o putere mai mare dacă lucrează pe o sarcină adecvată..
)t(xA)t(x io
Circuit liniar
x0 proporțional cu xi
A<0 amplificator inversor
A>0 amplificator neinversor
A - amplificare
DE C6
15
Tipuri de alimentări
cu surse de tensiune continuă şi/sau surse de curent continuu.
mai frecvent cu surse de tensiune
Alimentare unipolară
+Val și masă
-Val și masă
Alimentare bipolară (diferențial simetrică = diferențială)
+Val și -Val în același timp
Amplificatoare electronice
DE C6
16
Bilanțul puterilor
puterea medie a semnalului de ieşire Pout este mai mare decât puterea medie a
semnalului de intrare Pin
surplusul de putere la ieşire este preluat din sursele de alimentare
Palim+Pin=Pout+Pdisipată
Palim Pout+Pdisipată
η=Pout/Palim
Un transformator ridicător de tensiune nu este amplificator
Amplificatoare electronice
ATENȚIE
V)2...V1;V2...V1( AlAlO VVv
DE C6
18
CSTV
Amplificatoare electronice
OHOLO
v
OH
v
OLI
V;Vv
;A
V;
A
Vv
regiunea activă (de amplificare)
VOL=-VAl VOH=+VAl
AlAlO VVv ;
Tipuri de AO:
uzuale
linie-la-linie (rail-to-rail)
Amplificator ideal
regiunea pasivă (de saturație)
};{ OHOLO VVv
DE C6
19
CSTV
Amplificatoare electronice
Transferul semnalului de amplificat
Observaţie: Semnalul de intrare suficient
de mic pentru ca amplificatorul să lucreze
în regiunea liniară din jurul PSF:
aproximare de semnal mic
DE C6
20
Modelarea amplificatorului în tensiune
Amplificatoare electronice
diport: se referă explicit doar la comportarea la porţile de intrare şi ieşire și la transferul semnalului
modele valabile indiferent de complexitatea internă a amplificatoarelor pe care le modelează
modele valabile în domeniul frecvenţelor din banda de trecere
Surse comandate liniare (SCL)
diporţi activi - un singur parametru finit şi nenul: transferul direct
semnalul de ieșire este comandat de semnalul de intrare
pseodosurse
Exemplu: STCT
vO = av vi
DE C6
21
Modelarea amplificatorului în tensiune
Amplificatoare electronice
Ri - va absorbi curent de la sursa de semnal
Ro - diminuarea tensiunii de ieșire la lucrul în sarcină
i
ov
v
va
s
ov
v
vA
v
oL
L
is
iv a
RR
R
RR
RA
Conectarea amplificatorului cu o sursă reală de semnal și cu sarcina
Amplificator ideal ?
DE C6
22
Modelarea amplificatorului în tensiune
Amplificatoare electronice
Av este cu atât mai apropiată de amplificarea la mers în gol av cu cât se reduc pierderile de
tensiune la intrare (pe Rs) şi la ieşire (pe Ro)
Ri>>Rs - tensiunea sursei sa ajungă la intrarea amplificatorului
amplificator în tensiune ideal
Ri = ∞; Ro = 0
Ro<<RL - tensiunea SCL să ajungă la ieșire
si vv
ivo vav
DE C6
23
Determinarea parametrilor amplificatoarelor
Amplificatoare electronice
Amplificarea (factorul de transfer direct)
Rezistența de intrare
Rezistența de ieșire
Amplificarea
analiza circuitului folosind teoreme şi relaţii de circuite electrice (Kirchhoff, Ohm, etc.) şi ecuaţii ce
descriu funcţionarea dispozitivelor active.
se determină mărimea de ieşire în funcţie de cea de intrare şi prin raportul lor
se deduce amplificarea
Rezistența de intrare
s
ox
x
xA
i
ii
i
vR
DE C6
24
Determinarea parametrilor amplificatoarelor
Amplificatoare electronice
Rezistenţa de ieşire
Pasul 1
Se pasivizează sursa de semnal de intrare
Se aplică la ieșire o sursă de test
gol scurtcircuit
test
testo
i
vR
Pasul 2
Se determină RO
sco
golo
oi
vR
,
,
DE C6
25
Determinarea parametrilor amplificatoarelor
Amplificatoare electronice
se analizează modelul complet al amplificatorului incluzând și elementele capacitive prin impedanța
lor complexă 1/jωC
funcție de transfer complexă pentru amplificare:
impedanțele de intrare și de ieșire se definesc în domeniul complex
)(
)()(
jv
jvjA
i
o
)( jZ i jZo
Amplificator trece bandă
Frecvența
DE C6
26
Determinarea parametrilor amplificatoarelor
Amplificatoare electronice
scăderea amplificării la frecvențe înalte
datorită capacităților interne (parazite) ale
dispozitivelor active (tranzistoare)
scăderea amplificării la frecvențe joase
datorită capacitățile de cuplare/decuplare
cuplare directă, cuplare în cc
(fără condensator de cuplare - FTJ)
Cuplare capacitivă la intrare Cuplare capacitivă a două
etaje de intrare
Frecvența
DE C6
27
Activitate curs - P5
Pentru circuitul din figură R1=5k, R2=5k și Val= 15 V.
a) Determinați CSTV vO(vI). Ce aplicație realizează circuitul?
b) Care este lățimea histerezis-ului ?
c) Desenați cronograma vO(t) pentru vI(t)=10sin1000t [V] și pentru vI(t)=5sin1000t [V].
d) Modificați circuitul astfel încât lățimea histerezis-ului să fie jumătate din valoarea de la
punctul b).
PV
DE C6
28
Ce am învățat azi despre comparatoarele cu RP cu AO și amplificatoare?
Comparatoare de tensiune cu reacție pozitivă cu AO
Diferența dintre comparatoarele simple și cele cu RP
Comparator inversor cu RP
cu praguri simetrice
cu praguri nesimetrice
Comparator neinversor cu RP
Aplicații
Amplificatoare electronice
Tipuri de alimentări
Tipuri de amplificatoare
CSTV
Modelarea amplificatorului în tensiune
Determinarea parametrilor amplificatoarelor
Recommended