Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Computer Controls
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Całkiem początkujący szuka pomocy przy prostym wzmacniaczu

15 Maj 2008 01:08 4407 7
  • Poziom 9  
    Witam,
    Na wstępie zaznaczam, że jestem całkowicie początkujący - o elektronice czytam od wczoraj, poza tym udało mi się ściągnąć i w miarę opanować PSpice'a. Próbowałem zbudować sobie w PSpice prosty wzmacniacz na tranzystorze 2N2222, żeby lepiej zrozumieć działanie tranzystorów. Zrobiłem najpierw prosty układ, żeby wykreślić charakterystykę tranzystora, następnie przyjęłem punkt pracy U(CE)=9V i I(C)=4mA i wyliczyłem wartości R(C)=750Ohm i R(B)=380kOhm. Już byłem z siebie dumny, bo PSpice pokazał, że moje wyliczenia były poprawne (co widać na załączonym obrazku, dodam że U(BE) wyszło mi z charakterystyki 680mV a beta=182). Oczekiwałem, że po dołączeniu sinusoidalnego sygnału wejściowego o amplitudzie 100mV na złącze BE uzyskam na rezystorze RL wzmocnioną sinusoidę. Sygnał rzeczywiście jest wzmocniony, ale mocno zniekształcony. Proszę osoby z doświadczeniem o informację, gdzie popełniam błąd i z czego on wynika. Dodam, że zupełnie nie mam pojęcią jak wpływają na pracę układu parametry RL, C1 i C2, poza tym, że zakładam że C1 i C2 odcinają składową stałą.
    PS. Nie wiem jeszcze jak się tutaj dodaje schematy, ale podaję URL do obrazka z PSpice: jk167275.w8w.pl/wzm-2n2222.bmp
    Pozdrawiam i liczę na jakieś informacje,
    JK[/img]

    Całkiem początkujący szuka pomocy przy prostym wzmacniaczu

    https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic595877.html

    [Mariusz Ch.]
    Dodano po 2 [godziny] 47 [minuty]:

    Nikt nie pomorze?!
  • Computer Controls
  • Pomocny post
    Specjalista elektronik
    No spoko, ale dla Uzas=12V Uce powiano wynosić 6V.
    I teraz tak:
    Wzmocnienie napięciowe twojego wzmacniacza będzie wynosić ok
    Ku≈40*Ic*(Rc||RL)=40*4mA*(750||100K)=0.16*744≈119[V/V]
    Co dla Uwe=100mV dało by napięcie na wyjściu Uwy=11.9V
    Co jest oczywiście niemożliwe. I dlatego właśnie masz tak bardzo zniekształcony sygnał.
    Wiec zrób tak:
    Zmniejsz Rb=120K i wstaw rezystor miedzy emiter a masę o wartości Re=68Ω. I zobacz teraz jaka to wszystko wygląda w pspice

    Aha i zobacz jak powinno prawidłowo dołączać się zdjęcie do postu
    https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic595877.html
  • Computer Controls
  • Poziom 9  
    Dzięki. Faktycznie teraz jest znacznie lepiej. Jutro sobie wszytko policzę, ale już widzę swoje błędy. Jeszcze raz wielkie dzięki.
  • Specjalista elektronik
    To w sumie dobrze ci idzie jaka po dwóch dniach czytana o elektronice potrafisz to wszystko obliczyć
  • Poziom 9  
    No wiesz, prawo Ohma i Kirchoffa to pamiętam jeszcze z liceum, chociaż trochę lat już minęło. Poza tym studiowałem matematykę, więc liczyć zasadniczo lubię.
  • Pomocny post
    Specjalista elektronik
    Wpływ RL widać we wzorze na wzmocnienie
    Ku=(Rc||RL)/(re+RE)
    re=26mV/Ic

    I RL reprezentuje obciążenia naszego wzmacniacza. Rezystancje obwodu do którego "dostarczamy" wzmocniony sygnał.
    Czyli w skrajnym przypadku jakiś głośnik czy słuchawka.
    Teraz kondensatory, wiadomo odcinają składową stałą i jednocześnie wyznaczają dolną czestotliwosc graniczną naszego wzmacniacza.
    Niech kolega przypomni sobie właściwości kondensatora w obwodzie prądu zmiennego.
    I potraktuje kondensator jako rezystor o zmiennej rezystancji, zależnej od częstotliwości, np.
    Obwód wejściowy wzmacniacza ma pewną rezystancje zastępczą, nazwaną rezystancją wejściowa Rwe (dla układu bez Re; Rwe=860 a z Re, Rwe=5.9K).
    Wiec mamy dzielnik napięć złożony z C1 i Rwe wzmacniacza, gdzie w roli zmiennej rezystancji „pracuje” kondensator.
    Dla niskich częstotliwości kondensator ma duża reaktancje wiec prawie całe napięcie wejściowe "odkłada" sie na kondensatorze.
    W miarę wzrostu częstotliwości reaktancja kondensatora maleje, a tym samym rośnie napięcie na Rwe.
    Dla częstotliwość przy której reaktancja kondensatora równa jest wartości Rwe napięcie na wyjściu (czyli napięcie na wejściu wzmacniacza) wynosi Uwy=0.707*Uwe i dzieje się to dla częstotliwości
    $$F=\frac{1 }{2*\Pi*R*C}$$
    Dla dzielnika napiec złożonego z dwóch rezystorów współczynnik podziału nie zależy od częstotliwości,
    gdyż nie zależy od niej wartość rezystancji tworzących go rezystorów.
    W przypadku naszego filtru współczynnik podziału dla innej częstotliwości jest inny,
    bo przy nie zmienionej wartości Rwe inna jest wtedy wartość reaktancji kondensatora.
    Mówimy ze układ jest „filtrem”, gdyż w przypadku złożonych sygnałów ich składowe o rożnych częstotliwościach
    przedostają się na jego wyjście z rożnym „wzmocnieniem”.
    I jest to filtr górnoprzepustowy.
    Podobnie C2 z RL tworzy filtr górnoprzepustowy

    Aha i taka mała dygresja.
    Rezystory produkowane są w ścisłe określonych wartościach tzw. szeregi E. Najpopularniejszym obecnie szeregiem jest E24 (5%) i nie ma w nim rezystora 380KΩ jest 360K lub 390K
    http://pl.wikipedia.org/wiki/Szereg_warto%C5%9Bci
  • Poziom 9  
    Dziękuję za wszystkie cenne informacje. Po pierwszej podpowiedzi starałem się samodzielnie wyprowadzić wzór na Ku, ale jakoś mi się nie udało. Nie bardzo rozumiałem też rolę Re - próbowałem lepiej dobrać punkt pracy, ale bez Re sygnał zawsze był zniekształcony. Jak rozumiem Re zmniejsza Ku i zwiększa Rwe. Zakładam również, że re jest parametrem związanym z konkretnym modelem tranzystora. Co prawda nie "czuję" jeszcze, jak Rwe wpływa na pracę układu, ale obiecuję że dokładnie to przeanalizuję. Widzę, że ważnym błędem, który popełniałem, jest taka "statyczna" analiza układu.
    Ogólnie - bradzo dziękuję za wszystkie podpowiedzi. Z szacunku dla poświęconego przez kolegę czasu obiecuję dopracować układ i dokładnie przeanalizować, również w funkcji częstotliwości wejściowej. Niestety czas na to znajdę pewnie dopiero w długi weekend (z zawodu jestem księgowym, a na wtorek trzeba rozliczyć podatki...), ale na pewno wyniki przedstawię na forum w tym temacie.
    Pozdrawiam serdecznie,
    Jarek Kaczyński (taka śmieszna zbieżność...)
  • Specjalista elektronik
    jk167275 napisał:
    Dziękuję za wszystkie cenne informacje. Po pierwszej podpowiedzi starałem się samodzielnie wyprowadzić wzór na Ku, ale jakoś mi się nie udało.

    Do wyznaczenia ku pomocny może być schemat zastępczy tranzystora dla składowej zmiennej (analiza małosygnałowa)
    Całkiem początkujący szuka pomocy przy prostym wzmacniaczu
    Więc teraz twój wzmacniacz będzie wyglądał tak (kondensatory zastępujemy zwarciem tak samo baterię):
    Całkiem początkujący szuka pomocy przy prostym wzmacniaczu
    Rc to równolegle połączone Rc i RL
    I z Re
    Całkiem początkujący szuka pomocy przy prostym wzmacniaczu
    I teraz
    Ku=U2/U1 i Rwe=U1/I1
    Jak widać sporo liczenia zero intuicji.
    Dodatkowa sprawa sie komplikuje bo rezystor Rb wprowadza ujemne sprzężenie zwrotne. Zresztą tak samo jak Re.
    Co innego gdyby Rb był podłaczony do plusa zasilania (Re=0Ω).
    I wtedy schemat zastępczy wygląda tak:
    Całkiem początkujący szuka pomocy przy prostym wzmacniaczu
    I teraz:
    U1=Ib*H11
    U2=-Ic*Rc=Ib*Hfe*Rc
    Ku=U2/U1=(Hfe*Rc)/H11 (pomijam znak minus)
    I teraz wystarczy wiedzieć ze
    H11=Hfe*re=Hfe*(26mV/Ic) (H11 to rezystancja "widziana" z bazy w stronę tranzystora)
    Hfe=Ic/Ib=β=H21
    re=26mV/Ic - wewnętrzna rezystancja emiterowa (rezystancją "widziana" z emitera w stronę tranzystora)
    I teraz wzór na Ku
    Ku=(Hfe*Rc)/(Hfe*re)=Rc/re=Rc/(Ut/Ic)=(Rc*Ic)/26mV i teraz 1/26mV=38.46 ale w praktyce przyjmujemy 40 i dlatego
    Ku=(Rc*Ic)*1/26mV=Rc*Ic*40 jeszcze można spotykać taki wzór Ku=gm*Rc
    gdzie
    gm= transkonduktancja= 1/re=Ic/26mV
    I tak oto przedstawiłem ci wszystkie wariacje wzoru na wzmocnienie napięciowe wzmacniacza tranzystorowego pracującego w układzie WE.
    Pominąłem znak minus we wzorach na wzmocnienie, ale ten minus informuje nas tylko o odwróceniu faz sygnału przez wzmacniacz (Uwe rośnie to Uwy maleje) .
    No i Rwe wzmacniacza
    Rwe=Rb||H11=Rb||(Hfe*re)


    jk167275 napisał:

    Jak rozumiem Re zmniejsza Ku i zwiększa Rwe.

    Dokładnie tak jest jak piszesz.


    jk167275 napisał:

    Zakładam również, że re jest parametrem związanym z konkretnym modelem tranzystora. )

    Nie z konkretnym ale z każdym tranzystorem bipolarnym.
    Każdy tranzystor bipolarny ma "wbudowaną" w emiter rezystancje zwaną re=26mV/Ic. Rezystancja ta jest funkcją prądu kolektora (Ic) i potencjału termodynamicznego elektronu (Ut) równego w temperaturze pokojowej 26mV.

    jk167275 napisał:
    Co prawda nie "czuję" jeszcze, jak Rwe wpływa na pracę układu, ale obiecuję że dokładnie to przeanalizuję.

    W sumie gdy w układzie niema rezystancji zastępczej źródła sygnału Rg.
    Rwe razem z C1 "wpływa" tylko na dolną częstotliwość graniczną.
    Po uwzględnieniu Rg widzimy ze rezystancja źródła sygnału Rg wraz z rezystancją wejściowa wzmacniacza Rwe, tworzy dzielnik napięć, który zmniejsza sygnał podawany ze źródła sygnału na bazę tranzystora.
    "Wzmocnienie" tego dzielnika wynosi: k=Rwe/(Rg+Rwe)


    Aha i polecam serię intuicyjnych artykułów na temat tranzystorów dostępnych w pdf tu:
    http://www.elportal.pl/index.php?module=Conte...ndex&func=display&ceid=60&meid=13#K2poznajemy
    "Tranzystory dla początkujących"
    http://www.elportal.pl/pdf/k01/38_04.pdf (Wk)
    http://www.elportal.pl/pdf/k01/40_03.pdf (WE)
    Bo nie wiem z jakiej literatury korzystasz