Materijal za pripremu ispita iz predmeta
Analogna mikroelektronska kola
Odsek:
Elektrotehnika – E1
Smer:
Mikroračunarska elektronika, 3. godina
POJAČAVAČI
1. Na koji se način vrši odvajanje naizmeničnog signala od jednosmernog kod niskofrekfentnih
pojačavča?
Postavljanjem sprežnog kondenzatora dovoljno velike kapacitivnosti na red sa izvorom ulaznog signala.
2. Nacrtati jednostepeni pojačavač sa zajedničkim emitorom. Nacrtati ekvivalentno kolo pojačavača
za male signale i izvesti izraz za ulaznu otpornost.
vt
RE ri  RE2
Ru 
 r  RE 
 r  RE (1   )
'
it
RE  RP  ri
1
3. Nacrtati jednostepeni pojačavač sa zajedničkim kolektorom. Uporediti pojačanja napona i struje,
promenu faze, ulaznu otpornost i izlaznu otpornost stepana sa zajedničkim kolektorom u odnosu na
stepen sa zajedničkim emitorom. Za šta obično služi stepen sa zajedničkim kolektorom i kako se
naziva?
4. Nacrtati jednostepeni pojačavač sa zajedničkim kolektorom. Nacrtati ekvivalentno kolo pojačavača
za male signale i izvesti izraz za ulaznu otpornost. Za šta obično služi stepen sa zajedničkim
kolektorom i kako se naziva?
Pojačavač sa zajedničkim kolektorom služi kao stepen za razdvajanje (prilagođenje) generatora velike
unutrašnje otpornosti na potrošač male otpornosti (emitter follower).
Ru 
v g'
i g'
 RG'  r  (1   )( RP' ri )  RG'  r  (1   ) RP'
5. Nacrtati jednostepeni pojačavač sa zajedničkim bazom. Uporediti pojačanja napona i struje,
promenu faze, ulaznu otpornost i izlaznu otpornost stepana sa zajedničkom bazom u odnosu na
stepen sa zajedničkim emitorom. Za šta obično služi stepen sa zajedničkom bazom i kako se naziva?
6. Nacrtati jednostepeni pojačavač sa zajedničkim bazom. Nacrtati ekvivalentno kolo pojačavača za
male signale i izvesti izraz za ulaznu otpornost.
Ru 
v g'
ig'

r (ri  RP' )  RG' (r  RP'  ri (   1))
r
 RG'  
'
 1
r  RP  ri (   1)
Pojačavač sa zajedničkom bazom koristi se kao razdvojni stepen sa strujnim praćenjem (current follower).
2
Uporedne karakteristike bipolarnih pojačavača (sa zajedničkim emiterom, kolektorom i bazom) (za pitanja
3 i 5).
7. Nacrtati jednostepeni mosfet pojačavač sa zajedničkim drejnom. Nacrtati i ekvivaletnu šemu za
male signale. Uporediti pojačanja napona i struje, promenu faze, ulaznu otpornost i izlaznu otpornost
stepana sa zajedničkim drejnom u odnosu na stepen sa zajedničkim sorsom.
8. Nacrtati jednostepeni mosfet pojačavač sa zajedničkim drejnom. Uporediti pojačanje napona,
promenu faze, ulaznu otpornost i izlaznu otpornost stepana sa zajedničkim drejnom u odnosu na
stepen sa zajedničkim sorsom. Za šta obično služi stepen sa zajedničkim drejnom i kako se naziva?
Pojačavač sa zajedničkim drejnom se koristi kao razdvojni
stepen sa naponskim praćenjem (sorce follower).
3
9. Nacrtati jednostepeni pojačavač sa zajedničkim gejtom sa mosfet-om. Nacrtati ekvivalentno kolo
pojačavača za male signale i izvesti izraz za izlaznu otpornost.
Riz 
vp
 i 'p
 rds  RG' (1  g m rds )
10. Od čega zavisi naponsko pojačanje stepena sa zajedničkim sorsom? Izvesti izraz i prodiskutovati.
Av 
vp
v g,

 g m rds RP'
Av   g m
RP'  rds  RS (1  g m rds )
rds RP'
rds  RP'
Iz ovih izraza vidimo da naponsko pojačanje stepena sa zajedničkim sorsom raste sa porastom izlazne
otpornosti, a istovremeno raste i izlazna otpornost pojačavačkog stepena. Ukoliko je otpornost u sorsu
jednaka nuli, naponsko pojačanje raste, a izlazna otpornost opada.
4
11. Nacrtati jednostepeni JFET pojačavač sa zajedničkim gejtom. Uporediti pojačanja napona i
struje, promenu faze, ulaznu otpornost i izlaznu otpornost stepana sa zajedničkim gejtom u odnosu na
stepen sa zajedničkim sorsom. Za šta obično služi stepen sa zajedničkim gejtom i kako se naziva?
12. Nacrtati jednostepeni jfet pojačavač sa zajedničkim gejtom. Nacrtati ekvivalentno kolo pojačavača
za male signale i izvesti izraz za ulaznu otpornost. Za šta obično služi stepen sa zajedničkim gejtom i
kako se naziva?
13. Nacrtati jednostepeni pojačavač sa zajedničkim gejtom sa jfet-om. Nacrtati ekvivalentno kolo
pojačavača za male signale i izvesti izraz za izlaznu otpornost.
Pojačavač sa zajedničkim gejtom često se primenjuje kao razdvojni
stepen sa strujnim praćenjem (current follower).
Riz 
vp
 i 'p
 rds  RG' (1  g m rds )
Uporedne karakteristike jednostepenih pojačavača sa tranzistorima sa efektom polja (FET tranzistorima).
5
DIFERENCIJALNI POJAČAVAČI
1. Skicirati kolo bipolarnog diferencijalnog pojačavača i njegove izlazne karakteristike.
2. Skicirati kolo bipolarnog diferencijalnog pojačavača i njegove izlazne karakteristike. U kom opsegu
razlike ulaznih napona su izlazne karakteristike linearne?
4. Skicirati kolo bipolarnog diferencijalnog pojačavača i njegove prenosne karakteristike. U kom
opsegu razlike ulaznih napona su izlazne karakteristike linearne? Za šta služe diferencijalni
pojačavači? Na koji faktor utiče konačna otpornost strujnog izvora i kako?
Diferencijalni pojačavač radi u linearnom režimu u opsegu -3VT < VA-VB < 3VT
Funkcija diferencijalnog pojačavača je da stvara izlazni napon VD (diferencijalni napon) srazmeran razlici
ulaznih napona, VD=VA-VB, nezavisno od srednje vrednosti ulaznog napona, VC = (VA-VB)/2.
Aa ostaje isto, Ad raste, a CMRR opada.
6
3. Skicirati diferencijalni pojačavač sa bipolarnim tranzistorima sa strujnim ogledalom kao
opterećenjem. Objasniti kako radi. Odrediti diferencijalno naponsko pojačanje.
Naziva se još kolo sa aktivnim
opterećenjem i realizuje se u integrisanoj
tehnologiji.
TR1 i TR2 su pojačavački tranzistori, a
TR3 i TR4 čine strujno ogledalo. Ako je
I0 idealan izvor, tranzistori su identičnih
karakteristika, pa za napone VA=VB važi
da su kolektorske struje pojačavačkih
tranzistora jednake i iznose I0/2. Ako je
strujno pojačanje tranzistora veliko, onda
su i kolektorske struje tranzistora u
strujnom ogledalu jednake i iznose I0/2.
Sledi da je struja kroz potošač jednaka
nuli, što znači da je diferencijalni
pojačavač balansiran.
Ako se pobudni signali razlikuju, važi da
je VD=VA-VB, a ic1=-ic2=gmVd/2.
Vp=Rp(ic1-ic2)=RpgmVd
Ad=gmRp
5. Skicirati kolo diferencijalnog pojačavača sa jfet tranzistorima i njegove prenosne karakteristike. U
kom opsegu razlike ulaznih napona su izlazne karakteristike linearne i od čega to zavisi? Uporediti
diferencijalne pojačavače sa jfetom i sa bipolarnim tranzistorima?
v D max  VP
I 0 / I DSS
v D min   VP
I 0 / I DSS
7
U linearnom režimu:
-|VP| ≤ VA-VB ≤ |VP|
-
Za
=1
-
Za
= 0,5 VDmin ≤ VA-VB ≤ VDmax
U poređenju sa bipolarnim diferencijalnim pojačavačem, realizacija sa JFET-ovima ima mnogo veću ulaznu
otpornost, ali i manje diferencijalno pojačanje i manji faktor potiskivanja (CMRR) zbog manje vrednosti
transkonduktanse JFET-a. Diferencijalni pojačavači koji daju veće pojačanje imaju veću izlaznu otpornost.
Kada je pojačavač balansiran, struja I0 idealnog strujnog izvora deli se na jednake struje kroz tranzistore.
Porastom diferencijalnog napona, id1 raste, dok id2 opada. Najveća moguća struja id1 iznosi I0, i tada je id2=0.
Da bi JFET završio u režimu provođenja sa inverzno polarisanim gejtom pri ovim vrednostima pobudnog
napona, potrebno je da struja I0 bude manja od IDSS.
6. Skicirati kolo diferencijalnog pojačavača sa mosfetovima i njegove prenosne karakteristike. U kom
opsegu razlike ulaznih napona su izlazne karakteristike linearne i od čega to zavisi? Uporediti
diferencijalne pojačavače sa fetom i sa bipolarnim tranzistorima?
9. Skicirati kolo diferencijalnog pojačavača sa mosfet tranzistorima i njegove prenosne karakteristike.
U kom opsegu razlike ulaznih napona su izlazne karakteristike linearne i od čega to zavisi?
Kada je pojačavač balansiran, tranzistori provode istu struju I0/2, a izlazni diferencijalni napon ima nultu
vrednost. Kada pobudni napon VD=VA-VB raste, struja ID1 se povećava, a ID2 smanjuje. Kada je ID1=I0,
vrednost izlaznog napona je maksimalna, i tada TR1 provodi celokupnu struju izvora I0, a TR2 se koči.
Suprotno se dešava kada izlazni napon ima vrednost VDmin = -
, tada je zakočen TR1. Opseg promena
ulaznog napona u kome kolo radi u linearnom režimu zavisi od odnosa I0/B.
7. Poznato je da neuparenost karakteristika tranzistora utiče na razdešenost (ofset) diferencijalnih
pojačavača.
a) Kako napon ofseta na ulazu diferencijalnog pojačavača sa mosfetovima zavisi od promene
opterećenja ΔRD, struje polarizacije Io i diferencijalnog pojačanja Ad?
VOS 
v IOS
Ad
VIOS=±ΔR
VOS=
∙
=±
8
b) Kako se može odrediti struja ofseta na ulazu bipolarnog diferencijalnog pojačavača koja potiče od
razlike strujnih pojačanja Db=b2-b1?
Δβ=β2-β1,
IOS = IB1-IB2,
IB1 =
,
IB2 =
=
, IOS =
∙
= IB ∙
8. Objasniti rad realnih (neidelnih) diferencijalnih pojačavača. Definisati “ofset” napon i struju.
Uporediti realne diferencijalne pojačavače sa bipolarnim tranzistorima i fet tranzistorima.
Kod realnih diferencijalnih pojačavača uparenost komponenti se postiže samo u određenoj meri, pa je
izlazni napon različit od nule kada je VA=VB. Napon koji treba dovesti između ulaznih priključaka realnog
diferencijalnog pojačavača da bi izlazni napon bio jednak nuli naziva se ofset napon i označava se sa VDS.
VDS =
, VIDS = ±ΔR0
Takođe, zbog neuparenosti komponenti realnog diferencijalnog pojačavača, postoje različite bazne struje IB1
i IB2 kada je VA=VB, i izlazni napon različit od nule. IB1 i IB2 nazivaju se ulazne struje polarizacije. Struja
koju treba dovesti između ulaznih priključaka da bi se ulazne struje izjednačile pri V A=VB i VDS=0 naziva se
ofset struja i označava se sa IDS.
IDS=IB1-IB2,
IB =
Kod diferencijalnih pojačavača sa bipolarnim tranzistorima,odstupanja u širini baze, površini emitorskih
spojeva, dopiranju spojeva i vrednosti kolektroskog otpornika dovode do pojave ofseta struje i napona. Kod
diferencijalnih pojačavača sa JFET-ovima, ofset napon potiče od razlika napona uštinuća i struja IDSS, i od
razlika otpornosti opterećenja. Kod diferencijalnih pojačavača sa MOSFET-ovima, ofset napon potiče od
napona praga, konstante B i otpornosti opterećenja. Pošto su ulazne struje FET-ova jednake nuli (IG=0),
nema smisla govoriti o ofsetu struje.
10. Faktor potiskivanja srednje vrednosti; Šta je to; čemu služi. Izvesti za običan dif.poj. sa
bipolarnim tranzistorima.
Faktor potiskivanja (CMRR-common mode rejection ratio) je mera za ocenu kvaliteta diferencijalnog
pojačavača. Njegov smisao je da kvantitativno opiše u kojoj meri diferencijalni pojačavač pojačava razliku
ulaznih napona nezavisno od njihove srednje vrednosti.
CMRR 
Ad =
=
Ad
As
,
Ac = -
, CMRR = +
9
11. Skicirati diferencijalni pojačavač sa mosfetovima sa strujnim ogledalom kao opterećenjem.
Objasniti kako radi. Odrediti diferencijalno naponsko pojačanje.
VA = VB, pa je iD1 = iD2 =
VD = VA – VB ;
AD =
;
β je veliko;
iD3 = iD4 =
: iP = 0
VP = RP(iD1 – iD2) = RP gm VD
iD1 = -iD2 = gm ;
= RP gm
10
IZLAZNI POJAČAVAČKI STEPENI
1. Zaštita tranzistora u izlaznom stepenu (pojačavača snage) komplementarnog puš-pul tipa od
prekoračenja struje. Kako se dimenzionišu otpornici u zaštitnim kolima?
Strujna zaštita obavlja se dodavanjem zaštitnih tranzistora TRS1 i
TRS2 i senzorskih otpornika Rs. Zaštitni tranzistori treba da
provedu kada struja izlaznog stepena dostigne najveću moguću
vrednost, što se postiže pri vrednosti Rs=
.
Kada zaštitni tranzistor provede, on oduzima baznu struju
izlaznom tranzistoru i sprovodi je u potrošač, bez strujnog
pojačanja. On uvek oduzima dovoljno bazne struje, tako da napon
na senzorskom otporniku, odnosno emitorska struja izlaznog
tranzistora, ne premaši najveću dozvoljenu vrednost.
2. Zaštita tranzistora u izlaznom stepenu (pojačavača snage) komplementarnog puš-pul tipa od
previsoke temperature.
Rz, ZD, R1, R2 i TRS daju napon VR koji se ne menja sa promenom
temperature. Senzorski tranzistor TRS se postavlja fizički blizu TR, tako
da su im temperature spojeva iste.
Kada je radna tempertura manja od najveće dozvoljene (TM), napon
uključenja senzorskog tranzistora (VBETS) je veći od referentnog napona
VR, pa zaštitno kolo ne utiče na rad izlaznog stepena, jer je TRS zakočen.
Kada temperatura raste, VBETS opada približno za -2mV/ºC, dok VR ostaje
konstantan. Na maksimalnoj temperaturi TM, napon VBETS(TM) se
smanjuje na unapred podešenu vrednost VR, TRS se uključuje i koči
izlazni NPN tranzistor.
Za PNP tranzistor treba upotrebiti isto kolo sa obrnutim polaritetom
napona napajanja i Cenerove diode, i sa tranzistorom suprotnog tipa.
3. Pojačavači snage (izlazni pojačavački stepeni): svrha, koeficijent korisnog dejstva (definicija i
tipične vrednosti za pojedine klase pojačavača), od čega zavisi maksimalna snaga potrošača (objasniti
na primeru puš-pul komplementarnog pojačavača).
Pojačavači snage generišu signal dovoljno velike amplitude na potrošaču male otpornosti i time se dobija
veliko pojačanje snage. Bitno je postići najmanja moguća izobličenja i najveću efikasnost pojačavača.
Koeficijent korisnog dejstva definiše odnos srednje snage korisnog signala na potrošaču (Pk) i srednje
uložene snage u kolu (Pcc), η =
.
11
Za klasu A, ηMAX = 25%, za izlazne stepene sa transformatorom
50%, za puš-pul tip 78,5% (klase AB i B), 90% za klasu C.
AK =
VPmax zavisi od VCC i VCES. IPmax zavisi od igmax i β. Zavisno od
Rp, naponsko ograničenje može nastupiti pre strujnog, ili
obrnuto.
Da bi pojačanje snage bilo što veće, pobuda tranzistora mora biti
takva da je strujna razlika što veća.
4. Direktna sprega pojačavača. Pomeranje nivoa pomoću tranzistora i pomoću Cenerove diode.
U direktnim spregama usklađivanje jednosmernih režima se postiže pomeranjem nivoa.
Ovde se probojni napon ZD bira prema potrebnoj razlici
jednosmernih napona između tačaka A i B. Tehnološki, ovo je
složenije od upotrebe PNP tranzistora.
Ovo rešenje je fleksibilnije, jer se koristi standardni tranzistor.
Otpornikom RE određuje se bazna struja TR2. |VBE|(TRL)
određen je sa VC(TR1) i VB(TR2) i ne zavisi od stuje.
5. Jednotranzistorski izlazni stepen sa transformatorom: električno kolo, radna prava, koeficijenat
korisnog dejstva, probojni napon.
PKmax =
VCC ICQ
ηMAX =
=
(manje
je
amplitudama)
= 50%
pri
manjim
Pošto je maksimalni napon
između C i E 2VCC, mora se
koristiti tranzistor koji ima
probojni napon BVCBO > 2VCC.
12
6. Izlazni pušpul stepen sa transformatorima: električno kolo, oblici naizmeničnog napona u
pojedinim granama.
Smer
motanja
navojaka
ulaznog
transformatora TR1 je odabran tako da
struja jednog tranzistora raste, a drugog
opada. Smer motanja izlaznog transf. TR2
je tako odabran da se potrošač pobuđuje
razlikom kolektorskih struja. Tranzistori
rade u klasi B.
Potreban je vrlo širok opseg promena
pobudnog napona Vg da bi se dobila
maksimalna promena napona potrošača, a
samim tim i najveći stepen iskorišćenja.
U praksi, pobudni generator daje napon
male amplitude.
7. Izlazni pušpul stepen sa kolom sa predpojačavačima: električno kolo, opis rada, naponsko
pojačanje.
U mirnoj radnoj tački struje tranzistora TRO1 i TRO2 su
jednake, a napon na potrošaču jednak je nuli.
Kako Vg raste, struje tranzistora TRO1 opadaju, dok
struje tranzistora TRO2 rastu, pa to izaziva kočenje NPN
tranzistora i povećanje struje PNP tranzistora.
Av 
13
vp
vg
 2 
RP
R2
RE R1  R2
8. Izlazni pušpul stepen sa komplementarnim tranzistorima: električno kolo, oblici naizmeničnog
napona u pojedinim granama. Radna prava NPN tranzistora. Naponska ograničenja. Koeficijent
korisnog dejstva.
9. Izlazni stepen sa puš-pul spregom. Električna šema, prenosna karakteristika, opseg izlaznih struje i
napona. Radna prava.
Koeficijent korisnog dejstva puš-pul izlaznog stepena je veći nego kod stepena sa zajedničkim emiterom.
Srednja snaga koju ulažu izvori napajanja je:
T
I
1
(VCC i E1  VCC i E 2 )dt  2VCC C 0 , ako se zanemare krosover izobličenja.
T

0
 V
Kako je korisna snaga na potrošaču PK = V0IC0/2, onda je   4 V 0 što za V0 = VCC
CC
PCC 

 ηmax = 78,5 %.
Ako je ulazni napon jednak nuli, oba tranzistora su zakočena. Isto se dešava dok se ulazni napon nalazi u
granicama –VBET < Vg < VBET. Ako je Vg > VBET, provodi samo NPN TR1 i radi kao stepen sa zajedničkim
kolektorom. Nije moguće da oba tranzstora vode istovremeno, jer su im baze i emitori kratko spojeni, a
tipovi suprotni.
14
Maksimalna izlazna vrednost pozitivnog izlaznog napona je ograničena odlaskom NPN tranzistora u
zasićenje i iznosi vIMax  VCC  VCES . Slična situacija nastaje i za negativne ulazne napone manje od praga
provođenja, Vg < - VBET. Tada provodi samo PNP tranzistor i radi kao stepen sa zajedničkim kolektorom sa
jediničnim naponskim pojačanjem. Minimalna vrednost izlaznog napona određena je ulaskom PNP
tranzistora u zasićenje i iznosi vIMin  VCC  VCES .
10. Efekat kros-over izobličenja u izlaznim pušpul stepenima. Mere za otklanajanje ovih izobličenja
(primer). Prenosne karakteristike.
Smanjenje krosover izobličenja kod izlaznog puš-pul stepena je značajno za
kvalitet izlaznog signala, pogotovo ako je njegova amplituda mala. Popravka
se postiže tako što se svaki tranzistor u puš-pul stepenu polariše tako da radi
na ivici provođenja kada je pobudni napon jednak nuli. Tada i najmanja
promena ulaznog signala povećava struju jednog tranzistora i koči drugi.
Realizacija opisane metode popravke krosover izobličenja izvodi se pomoću
direktno polarisanih dioda ili pomoću tranzistora.
Principijelno rešenje
sa diodama
sa tranzistorom
15
11. Šta su pojačavači snage i kakvi se uslovi postavljaju prilikom projektovanja ovih pojačavača?
Pojačavači snage generišu signale dovoljno velike amplitude na potrošaču male otpornosti, i tako se dobija
veliko pojačanje snage.
Pretpostavimo da je koristan signal promenljiv i simetričan, vršimo polarizaciju tranzistora, zavisno od
željene klase rada, biramo položaj mirne radne tačke Q, a radnu pravu postavljamo unutar oblasti sigurng
rada.
12.Koliki je stepen korisnog dejstva pojačavača klase A kada je termogeni otpor uključen neposredno
u kolektorsko kolo, a kada je uključen preko transformatora?
η=
1) η =
2) η =
=
, pa je ηMAX =
, pa je ηMAX =
13.Pri kom signalu je disipacija maksimalna na tranzistoru koji radi u klasi A? Objasniti.
PCC
t
I
1
  VCC iC1 dt  2VCC P max
T 0

PK 
t
I P max
1
i
v
dt

V
p
out
out
max
T 0
2
η = 25% za klasu A
Na potrošaču se, pored korisne snage, oslobađa i jednosmerna snaga koja se troši na zagrevanje Rc. Ona se u
klasi A ne može smanjiti. Pri konstrukciji treba izbegavati ili otpornik za polarizaciju ili veliku struju
polarizacije ICQ.
16
FREKVENTNE KARAKTERISTIKE POJAČAVAČA
1. Skicirati Bodeov dijagram za amplitudnu i faznu karakteristiku pojačavača sa sledećom
prenosnom funkcijom:
Av ( s)  K
( s   z1 )( s   z 2 ) ( s   zm )
( s   p1 )( s   p 2 ) ( s   pn )
A(j) [dB]
FN(j)
FV(j)
As r
PROPUSNI
OPSEG
p1
z2
p2
p3
N
V
p4
log()
2. Skicirati i objasniti odziv na step pobudu: niskopropusnog i visoko propusnog pasivnog kola.
6. Odziv niskopropusnog RC kola na step pobudu; Prenosna f-ja, amplitudna karakteristika. Veza
vremena uspostovljanja i gornje granične učestanosti.
7. Odziv visokopropusnog RC kola na step pobudu; Prenosna f-ja,
amplitudna karakteristika. Veza vremena opadanja i donje granične
učestanosti.
Odziv se određuje iz K.Z.uzimajući u obzir akumulisanu energiju u
reaktansama za t=0.
-
Niskopropusno kolo

 t
v IZ (t )  V0 1  exp 
 


 

Iz ovog izraza izračunava se vreme uspostavljanja izlaznog napona:
Prenosna funkcija kola za ustaljeni prostoperiodični režim:
1
H ( j ) 
1 j

1 / RC

1

1 j
g
tr 
2,2
g

2,2
0,35

2f g
fg
Za svaki niskopropusni pojačavač, koji se može aproksimirati sa dominantnim polom, propusni opseg može
biti ocenjen na osnovu odziva na odskočnu funkciju, korišćenjem formule tr = 0,35/fg. Važi i obrnuto, na
osnovu pola je moguće skicirati odziv na odskočnu funkciju.
17
-
Visokopropusno kolo
 t
v I (t )  V0 exp  
 
V
dv
 I
T
dt


1 / RC 
d
H ( j ) 


1 j
1 j
1 / RC
d
j


t 0
V0

j
fp 
p
2

V 1
V0 2T
Merenjem pada napona ΔV u podesnom trenutku T moguće je odrediti donju graničnu učestanost.
3. Napisati izraze za 11 karakterističnih funkcija prenosa (do drugog reda).
4. Frekventne karakteristike faktora sa konjugovano kompleksnim polovima u funkciji Q-faktora.
K0
H (s) 
s2 
H ( j ) 
0
Q
p1 
s  0
2
0
2Q
 j 0 (1 
1 1/ 2
) ,
4Q 2
p2  p1* .







0
 ( )  arctg 

 1  (  ) 2 Q 

 0  

K0 / 02

2 2
2 
(1  2 )  2 2 
0
Q  0 

1/ 2
20log j) [dB]
, [rad]
 = 14 dB
Q=5
20 log
K0
 02
 = 6 dB


Q=2
Q=1
 = 3 dB
 = 6 dB

log
0
Q
1
2

0,10
0,20 0,60
0
6o
100
log
Q=5
Q=1
Q = 1/2

4

2
-4
0
dB
Q 1/2
/d

ek
 
2  
 2
(a)
-
amplitudska -
(b)
- fazna 18
6o
Vidi se da, zavisno od vrednosti Q faktora, promena faze po učestanosti u okolini pola
veća od π/2 po dekadi, odnosno od vrednosti koju daje dvostruki realni pol.
0
može biti znatno
Većoj vrednosti Q faktora odgovara veća promena faze. Polovi locirani blizu imaginarne ose u ravni
kompleksne učestanosti imaju vrlo strmu faznu karakteristiku. Predstavljanje njihovih frekvencijskih
karakteristika preko izlomljenih-linearnih aproksimacija za realni dvostruki pol unosi grešku, koja je veća
ukoliko je faktor Q veći.
5. Za pojačavač sa Z.E. bez kolektorskog otpornika nacrtati frekventnu amplitudnu karakteristiku
strujnog pojačanja. Definisati gornju graničnu učestanost poj. sa Z.E. (wb) i jediničnu učestanost
strujnog pojačanja tranzistora (wT).
0
dB
T   0  

STRUJNO POJACANJE
3 dB
r (C  C )

gm
(C  C )

40
-20 dB/dek.
 
f
20
fT
fZ
106
FREKVENCIJA
107
108
f 
i

2
f
0
105
1
r (C  C  )
fT =
109
(Hz -log skala)
8. Odredjivanje donje i gornje granične učestanosti na osnovu impulsnog odziva kola.
tr 
2,2

g
p
2,2
0,35

2f g
fg
V 1
2
V0 2T

9. Odziv kola sa dva kompleksna pola; Primer kola, H(s), H(jw). Zavisnost od faktora prigušenja k.
(kritično, nadkritično i podkritično prigušen).
V 
V0
fp 
T

L
+
vg(t)
C
V ( s)
H (s)  P

VG ( s)
vp(t)
R
-
1
LC
1
1
s2  s

RC LC

p1,2   0  j 0 1   2

1/ 2
0 
 
1
LC 1 / 2
1
1 L

2Q 2 R C
faktor prigušenja
a. Kritično prigušen odziv
 =l
b. Nadkritično prigušen odziv  > 1
c. Podkritično prigušen odziv
 <1
p1  p2   0  0 (eksponencijalni odziv)
p1   0  0  2  1 ,
p2   0  0  2  1
(eksponencijalni odziv)
polovi su konjugovano-kompleksni
19
Odziv ima oblik sinusoide sa eksponencijalno opadajućom amplitudom.
Vp(t)
1,1V0
 < 1

 = 1
n
V0
0,9V0
 > 1
t
0
tpm
ts
10.Objasniti kako se pomoću impulsnog odziva signala koji se posmatra na osciloskopu mogu odrediti
frekventne karakteristike nekog kola.
Na ulaz dovodimo pravougaone impulse. Ako je učestanost pojavljivanja pobudnih impulsa dovoljno
visoka, pojaviće se eksponencijalno uspostavljanje i opadanje ivica izlaznog signala, koji se posmatra na
osciloskopu. Očitavanjem vremena uspona se dobija podatak o fg. Merenjem pada napona ΔV u podesnom
trenutku T moguće je odrediti fd.
15.Milerova teorema. Gde se primenjuje (primer).
Z
I1
I2
1
+
I1
2
+
K
V1
+
V2
Z1
2
K
V1
(a)
V2 ( s)
 K ( s)
V1( s)
a – pre transformacije
I2
1
+
V2
Z2
b – posle transformacije
(b)
Z1 ( s ) 
V1
V1
Z
Z



V

V
V
I1
1 K
1
2
1 2
Z
V1
Z 2 ( s) 
V2
V2
ZK
Z



V2  V1
1
I2
K 1
1
K
Z
Praktična vrednost teoreme nije velika, jer je potrebno unapred poznavati prenosnu funkciju kola između
tačaka 1 i 2, pa se teorema koristi tako što se približna vrednost K odredi kada je Z odstranjeno.
Primer primene: uvećanje kapacitivnosti Cμ u pojačavaču sa zaj.emiterom, naponskog pojačanja –A.
C
-A = -gmRL
CT  C  C  (1  A)  C  C  (1  g m RL )
-A
C
-A
C
C (1 + A)
(a)
(b)
20
18.Pojačavači sa širokim propusnim opsegom Kaskadiranje pojačavačkih stepena, granična
učestanost.
19.Pojačavači sa širokim propusnim opsegom (kaskodni pojačavač kao primer).
Višestepeni pojačavači imaju propusni opseg koji je manji ili jednak najmanjem propusnom opsegu
pojedinačnih stepena.
H ( j ) 
Prenosna funkcija jednog niskofrekventnog pojačavača je:
1.
Vi V1
H
2.
V2
H0
1 j

p
N
V3
H
Prenosna funkcija cele kaskade je:
Vn-1
Vn
H
H e ( j )  H ( j ) N 
Vi
Vu
He
Vn
Vi
H 0N


1  j  

 p 

N
Širina propusnog opsega se sužava:  pe  ( 21 / N  1 )1 / 2  p
Q2
i1
+
v1
-
i2
+
Q1
v2
-
- kaskadiranje
22.Koliko je povećanje ulaznog kapaciteta usled prisustva povratne kapacitivnosti Cgd?
Kapacitivnost Cgd preslikava se na ulaz uvećana za iznos pojačavačkog stepena sa zajedničkim sorsom. Na
izlazu se preslikavanje vrši bez povećanja. Ulazna preslikana kapacitivnost predstavlja ujedno i najveću
kapacitivnost, i ta pojava se naziva Milerov efekat.
13.Niskofrekvetna karakteristika pojačavača sa zajedničkim drejnom.
14.Visokofrekvetna karakteristika pojačavača sa zajedničkim drejnom.
16. Frekvetna karakteristika pojačavača sa zajedničkim sorsom.
17.Frekventna karakteristika tipičnog pojačavača sa zajedničkim sorsom. Šta utiče na donju, a šta na
gornju graničnu učestanost?
20.Koji elementi FET pojačavača utiču veličinu donje granične frekvencije, koji u propusnom opsegu,
a koji na gornju graničnu frekvenciju.
21.Uzmimo da je povratna impedansa otpornost Z = R, kakva se impedansa preslikava na ulaz ako je
pojačnje: (a) - relna veličina, (b) - pozitivna imaginarna veličina.
21
Download

Analogna mikroelektronska kola