Elektronica 2ge - sem 1

Transcriptie

1 Elektronica ge - sem 1 Michael De Nil 11 februari Init Formula s Diode: I D = I S. Transistor: I C = I S. g m = I C VT r π = β g m r o = V CE+V A I C α β α = β β+1 β = α α+1 A v db e V D VT 1 db = 0. log (A v ) A v = 10 db 0 Versterking A e V BE V T V CE V A A v spanningsversterking Vout V in A i stroomversterking I out I in A p vermogenversterking P out P in 1

2 Vragen 1. Bespreek het klein signaal model van de diode. Bepaal g d en r d en toon aan welke voorwaarde moet voldaan zijn om met dit model te mogen rekenen. Diode DC schakelaar open / gesloten AC weerstand bij DC loopt er een bepaalde stroom (I D ) door de diode bij een bepaalde spanning (V D ) over de diode Q-punt van de diode. De karakteristiek van de diode verloopt exponentieel bij een kleine spanningsverandering zal de stroom ook veranderen i d = g d.v d g d = i D vd g d = i D v D v D g d = I S.e (afgeleide van noemer & teller nemen) v D v D g d = I S. e v D g d = I S. v D g d = I S. 1 v D g d = I S.e VT V T I D = I S. VT 1 VT 1 v D VT VT.e v D v D V. v D.e VT T v D I D = I S.e V D VT I S.e V D VT g d = I D+I S V T e V D VT 1 I S = I D + I S g d I D VT (I D I S ) g d 40.I D Bij een klein signaal (v d 5mV ): g d I D VT 40.I D r d = 1 g d V T I D 1 40.I D

3 . Geef en bespreek de basis formules voor de BJT. Bespreek ook het Early effect. Geef tevens een grafische voorstelling van de transistor karakteristieken. Basisformule s ) i C = i F = I S. (e v BE V T 1 ) i B = i F βf = I S β F. (e v BE V T 1 ) i E = i C + i B = I S + I S β F. (e v BE V T 1 ) = I S. βf +1 β F. (e v BE V T 1 ) = I S α F. (e v BE V T 1 0 β F 500 (β F = i C ib ) 0.95 α F < 1.0 (α F = i C ie ) α β α = β β+1 β = α α+1 Early Effect output characteristics are not perfectly horizontal ) i B = I S β F. (e v BE V T 1 doesn t change! ) i C = β F.i B. 1 + v CE V A = I S. (e v BE V T 1 +Vb. 1 + v CE V A B C E +Vcc 3. Bespreek en teken het DC-model van de BJT aan de hand van een zelfgekozen voorbeeld. 3

4 I B = V cc 0,7.1+ R 1 R R e(1+β).1+ R 1 R +R 1 7µA Gegevens: V cc = 5V R 1 = 10kΩ R = 4kΩ R c = 0Ω R e = 1kΩ β F = 100 V B = V cc I B.R 1 1+ R 1 R I R1 = I R + I B I R1 = I B + V B R V B = V cc I R1.R 1 V B = V cc I B + V B R.R 1 V B = V cc R 1.I B R 1 R.V B V B. 1 + R 1 R = V cc R 1.I B V B = Vcc R1.I B 1+ R 1 R V B = 0, 7 + I B.(1 + β).r e V E = (I B + I C ).R e V E = I B.(1 + β F ).R e V B = V E + 0, 7 0, 7 + I B.(1 + β).r e = Vcc I B.R 1 1+ R 1 R 0, 7 + I B.(1 + β).r e = V cc 1+ R 1 I B.R 1 R 1+ R 1 R = Vcc 0, 7 1+ R 1 R 1+ R 1 R I B.(1 + β).r e + I B.R 1 ( 1 + R1 R.(1 + β).r E.I B + R 1.I B = V CC 0, R1 ( ) (1 + R 1 R ).(1 + β).r E + R 1.I B = V CC 0, R 1 R I B = V CC 0,7.1+ R 1 I C = β.i B 700µA R (1+ R 1 R ).(1+β).R E +R 1 R ) 4

5 4. Bespreek het AC-model van de BJT, teken dit g m -model van de transistor. Geef een voorbeeld berekening met dit model. Tip: maak gebruik van de exponentiële functie (I c = f(i s, v be )) om g m te bepalen. Realiseer een versterker met een spanningsversterking van 46 db. Klein signaal analyse berekening van kleine signaalveranderingen rond een bepaald DC-werkingspunt kleine signalen dus ± lineair verloop. I C V BE I C VT g m I B V BE = I C β gm β 1 r π De karakteristiek van de transistor verloopt exponentieel bij een kleine spanningsverandering zal de stroom ook veranderen i c = g m.v be g m = i c v be g m = ic v be v be g m = I S.e (afgeleide van noemer & teller nemen) v be v be g m = I S. e v be g m = I S. v be V T 1 V T 1 v be V T V T.e v be 5

6 g m = I S. 1 v be V. v be.e V T T v be v be g m = I V S.e T V T ) I c = I S. (e v be V T 1 I c = I S.e v be V T I S.e v be V T g m = I c+i S V T I S = I c + I S g m I c V T (I c I S ) g m 40.I c Bij een klein signaal (v be 5mV ) g m I D VT Versterking van 46 db A v = A v = I D v RC v RC = 00.v be = i c.r C i c = gm.v be gm = 40 A V.I C 00.v be = i c.r C 00.v be = g m.v be.r C g m = 00 R C g m = 40.I C I C = 00 R C.40 I C.R C = 5 R C = 1kΩ en I C = 5mA 5. Bespreek Spanningsverterking, Stroomversterking en Vermogenversterking van een versterker in het algemeen. Wat is er special bij vermogenversterking? Toon numeriek en d.m.v. een grafiek aan! 6

7 Spanningsversterking: V out = R L R o+r L.A v.v in R V out = V s.a v. L Stroomversterking: I out = Av.Vin R o+r L R I out = A v.i in. in R o+r L Vermogenversterking: P out = (V out) R L R R o +R L. in R in +R s R o & R in zorgen dat de uiteindelijke versterking kleiner zal zijn dan A v ideale versterker: R in = inf & R o = 0. bij een zeer grote weerstand R L zal er veel spanning over R L staan, maar zal er maar zeer weinig stroom door lopen P out klein. Wanneer R L echter zeer klein is zal er veel stroom door lopen, maar zal de spanning erover zeer klein zijn P out opnieuw klein P out is maximaal als R L = R o. Stel dat we bij onderstaand schema R L laten varieren, dan krijgen we volgende karakteristiek (X-as R L, Y-as V out, I out & P out ): 7

8 rood U out blue I out purp P out 6. Bespreek het frequentiegedrag van een versterker in het algemeen. Bepaal zowel de lage als de hoge afsnijfrequentie van de versterker. De versterkingsfactor van een versterker wordt meestal bij een normale frequentie bij zeer grote of erg lage frequenties gaan de fysische eigenschappen van de transistor echter een rol spelen breedte dopatiegebied etc. Hoge afsnijfrequentie (a) τ F het duurt steeds een bepaalde tijd (τ F ) om het base-gebied te polariseren (moleculen in te stampen) wanneer de duur van het signaal ( 1 f ) in de grootorde komt te liggen van τ F, then you have trouble... f max = 1.π.τ F (τ F is afhankelijk van de fysische grootte van de transistor). (b) C L door verbinding van trappen ontstaan er steeds capaciteiten over de verbindingen naar de trappen deze filteren zeer hoge frequenties eruit. Lage frequentie in de meeste versterkers zit aan de ingang een ontkoppelcondensator indien de frequentie van het ingangssignaal zeer laag is zal de condensator (in serie met de rest van de schakeling) een grote impedantie hebben (Z C = 1.π.f.C ). 8

9 Lage afsnijfrequentie wanneer Z C = R resulterende impedantie heeft faseverschuiving ϕ = 45 o indien resulterende impedantie Z = 1 R = sin ϕ = 0, 7071 in db: 0. log 0, dB Opm: bij een PNP zal de hoge afsnijfrequentie veel lager liggen, aangezien τ F bij een PNP 400 maal groter is dan bij een NPN. 7. Bepsreek volgende merkwaardige fenomenen: Miller effect Bootstrap effect Negatieve weerstanden en verklaar... Verklaring: Miller effect The Miller effect states that the simultaneous switching of both terminals of a capacitor will modify the effective capacitance between the terminals. Vanop : Opladen van condensator door spanning te zetten op 1 van de pinnen: 9

10 Opladen van condensator door positieve spanning op 1 pin en negatieve spanning op de andere pin te zetten: De tijdsconstate τ verdubbelt het lijkt alsof de condensator in waarde verdubbeld is (1pF pf). 10

11 De verbinding Collector - Base kan voorgesteld worden als een condensator (de waarde staat in datasheets). v b stijgt v c daalt β F keer zoveel v bc = (β + 1).v b C BCAC = (β + 1).C BCDC Bootstrap effect bij een versterking van 1 blijkt de condensator verdwenen te zijn... (van minder belang) Negatieve weerstanden verbruiken geen vermogen maar leveren vermogen. Weerstand die minder stroom doorlaat wanneer spanning erover stijgt onverklaarbaar met wet van Ohm negatieve weerstand. 8. Bespreek het frequentiegedrag van de geaarde emittorschakeling. Teken het transistormodel voor hogere frequenties. Bepaal de algemene formule voor de spanningsversterking A v. Wat kan U verder zeggen betreffende β voor verschillende frequenties. Tip : A v,ges, impedantie aanpassing, Miller effect. 11

12 Over r π staat dus nog een condensator de complete impedantie tss Base en Emitter is dus: Z π = r π Z Cπ Z π = r π 1 ω.c π Z π = r π 1.π.f.C π door het Miller-effect zal de condensator veel groter lijken dan dat deze feitelijk is Z π verkleint. als de frequentie zeer groot wordt zal Z π verkleinen β zal dan ook kleiner worden en bij een bepaalde frequentie f T zelfs 1 worden β is bij lage frequenties constant, maar zal bij hogere frequenties afnemen. β β(f) = F r1+ = βf β F.f f T r1+ f f β β F versterking bij lage frequenties (0-500) f de frequentie in kwestie waarvan de β wordt gezocht f T de frequentie waarbij β = 1 (geen versterking) staat in datasheet (rond 500 Mhz) f β de kantelfrequentie (vanaf waar β exponentieel daalt) f β = f Tβ 9. Bespreek de principiële verschilversterker met bipolaire transistoren. Teken het verloop tussen de I C s en de V id. Tussen welke grenzen kan men deze karakteristieken als lineair beschouwen? Hoe kan men dit lineair gebied vergroten? 1

13 +Vcc Rc Rc vc1 vc vod Q1 Q Vid/ Vid/ Ree -Vee Verloop Spanningen: 13

14 rood v c1 blue v c purp v od Verloop I C s V id : X-as v id Y-as I C1 & I C zolang v id in de grootorde van V T blijft is er een lineair verband. Wanneer v id echter dubbel zo groot als V T wordt zal de stroom I ee volledig door Q 1 of volledig door Q lopen men kan dit lineair gebied vergroten door bij de emitters weerstanden in serie te plaatsen (voor R ee ). 10. Welke componenten en of parameters zijn er bepalend voor de differentiële versterking? Welke componenten en of parameters zijn er bepalend voor de Common Mode versterking? Wat verstaat U onder CMMR en hoe kan men deze parameter vergroten? Tip: U mag gebruik maken van het Half-Circuit concept of de algemene klein signaal analyse. v id = v 1 v v ic = v 1+v v od = v c1 v c v oc = v c1+v c 14

15 A dd Differential Mode Gain A dd = v od v id A cd Common Mode Conversion Gain ( differential-mode) A cd = v od v ic A cc Common Mode Gain A cc = v oc v ic A dc Differential Mode Conversion Gain ( common-mode) A dc = v oc v id A dm =.A dd Overall Differential Mode Gain A cm = A cc Overall Common Mode Gain Differential Mode Gain (A dd ): = v c1 v c v 1 v =. v c1 v c v 1 +v = v c1+v c v 1 +v = 1. v c1+v c v 1 v Wanneer v id stijgt: v b1 v b stijgt met v id i c1 stijgt met g m. v be1 daalt met v id i c daalt met g m. v be Q 1 gaat dan gewoon iets minder stroom aan R EE leveren en Q iets meer. door R EE loopt een constante stroom mag men wegdenken in de kleinsignaal analyse. 15

16 Kleinsignaal-analyse: v s = + v id v c1 = i c.r C v c1 = g m.v 1.R C v c1 = g m. v id.r C v s = v id v c = g m. v id.r C v od = v c1 v c = g m.v id.r C A dd = v od v id = gm.v id.r C v id = g m.r C Common Mode Gain (A cc ): 16

17 17

18 Kleinsignaal-analyse: v ic = v 1 + (i b + i c )..R EE v ic = i b.r π + i b.(β + 1)..R EE i b = v ic r π +.R EE.(β+1) v c1 = R C.i c = R C.β.i b = v R C.β. ic A cm = v c1 v ic = r π+.r EE.(β+1) β..r C r π+.r EE.(β+1) Common Mode Rejection Ratio (CMRR): CMMR mate waarin versterker verschil versterkt en de common stroom 18

19 eruit filtert. CCMR= A dm Add A cm = A cc = R C. 1 CCMR g m.r EE.gm.R EE gm.r C 1 β.ro 1.R EE = β.µ f.gm.r EE CMMR kan dus verbeterd worden door R EE te vergroten. 11. Hoe kan men een klein verschil tussen beide transistoren van een differentile versterker modelleren? Teken het vervangingsschema met daarin de ideale differentile versterker. Tip: denk aan de niet ideale Op-Amp. Verschillen in R C s en tussen Q 1 & Q kunnen gemodelleerd worden door (a) Input Offset Spanning (b) Input Offset Current door een stroom- & spanningsbronnetje aan de ingang te zetten, kan men een perfecte versterker / op-amp maken. 19

20 1. Bespreek de eenvoudige stroombron met twee transistoren. Toon aan dat men hier kan spreken van een stroomspiegel. Stel de schakeling in opdat de I-bron 1 ma zou sink-en. Bepaal de uitgangsweerstand van de transistor die de stroom zal sinken. Sinken met NPN-transistoren halen stroom naar binnen: Stel dat Q 1 = Q : I ref = I C1 + I B1 + I B I ref = I C + I B1 + I B I ref = I C +.I B I ref = I C +. I C β I ref = I C. 1 + β I C = I ref 1+ β I C I ref dus om 1mA te sinken β = 100: I ref = 1 + β.i C 0

21 I ref = 1, 0mA bij V cc = 10, 7V, moet R = 9804Ω (en dus niet 10kΩ). 13. Bespreek de eenvoudige stroombron met twee transistoren. Toon aan dat men hier kan spreken van een stroomspiegel. Stel de schakeling in opdat de I-bron 1 ma zou source-en. Bepaal de uitgangsweerstand van de transistor die de stroom zal sourcen. Sourcen met PNP-transistoren leveren stroom: Stel dat Q 1 = Q : I ref = I C1 + I B1 + I B I ref = I C + I B1 + I B I ref = I C +.I B I ref = I C +.I B I ref = I C +. I C β I ref = I C. 1 + β I C = I ref 1+ β 1

22 I C I ref dus om 1mA te sourcen bij β = 100: I ref = 1 + β.i C I ref = 1, 0mA bij V cc = 10, 7V, moet R = 9804Ω (en dus niet 10kΩ). 14. In een bepaalde schakeling moet er op verschillende plaatsen 1 ma ge-sinkt worden. Hoe kunnen we dergelijke schakeling realiseren en welke voorzorg moet er in de schakeling genomen worden opdat men nog over een stroomspiegel zou kunnen spreken? Men kan gewoon elke keer aftakken, maar de stroom zal per bijkomende spiegel afnemen bij alle I spiegels I spiegel = ref dus vanaf n spiegels β spiegels zit is de ge-sinkte stroom 10% minder dan I ref. Men kan dit eenvoudig vermijden door de basestromen te voeden door middel van een transistor (zie tekening). 15. Hoe kan men de uitgangsweerstand van de stroombron verder verhogen? Toon dit aan. Waarom is dit nodig? (Tip: ideale I-bron, CMMR enz) Door aan beide emitters een weerstand te hangen uitgangsimpedantie schakeling is een pak hoger R o = r o. 1+g m.r E 1+ g m.r E β (g m.r E ) << β (meestal bij ohmse weerstand R E ) R o r o.(1 + g m.r E )

23 (g m.r E ) >> β (meestal bij stroombron aan emitter) R o r o.β Voordelen: eigenschappen van de transistoren worden minder belangrijk indien stroombron als belasting van verschilversterker wordt gebruikt verbetert CMMR (CMMR = g m.r E ) 16. Bespreek de Widlar en Cascode stroombron. Waar wordt de Widlar stroombron gebruikt? Wat tracht men te bereiken met de Cascode stroombron? (a) Widlar-stroombron bedoeld voor zeer kleine uitgangsstromen (µa): Voordeel men moet geen extreem grote transistorverhoudingen / referentieweerstanden gebruiken. (b) Cadcode-stroombron bedoeld voor extreem grote uitgangsimpedantie: 3

24 R out = β.r o3 17. Bespreek de Wilson stroombron. Wat is het nadeel van deze configuratie en hoe kan men dit verbeteren? Tip: Modified Wilson current source. Wilson stroombron met zeer hoge uitgangsimpedantie. 4

25 Verhouding I I ref : I E = I B1 + I B3 + I C3 I C3 +.IB3 I C β I E = I C + I B = I C β I E = I E I C β en I C3 = I C β 1+ β I C3 = I C. β+1 β 1+ β = I C β I C3 = I C. 1 ( β β+1).(1+ β ) I C1 = I ref I B I C1 = I ref I C β I C1 = I C3 I ref I C β = I 1 C. ( β *pief*poef*paf* ( ) I C = I ref. 1 +.β+β I C I ref ( +.β+β is zeer klein) R out = β.r o β+1).(1+ β ) 5

26 Probleem er staat niet meer dezelfde spanning over de spiegeltransistor kleine stroomafwijking op te lossen door extra transistor te plaatsen: 18. Teken een verschilversterker met stroombronnen en bepaal de versterking van deze versterker. Tip: bij de klasse A is de spanningsversterking A v = g m.r L. 6

27 Werking: v id = 0V v id1 = v id = 0V I E1 = I E = 1.I EE v id1 = v id I C1 = I C I C3 = I C4 (stroomspiegel) I C1 I C3 (I B3 verwaarlozen) I C1 = I C3 = I C4 = I C I out = 0 v id = v id v id1 = + v id & v id = v id I EE blijft constant, maar I E1 I E v id1 = + v id I C1 = g m. v id I C1 = I C3 = I C4 I C4 = g m. v id v id = v id I C = g m. v id I C = g m. v id && I C4 = +g m. v id verschil naar I out. I out = +g m.v id Klein-signaal analyse schema kan worden opgedeeld in 4 delen: 7

28 (a) Q3: (b) Q4: (c) Q1: (d) Q: wanneer men de stukken bijeensteekt bekomt men volgend schema: 8

29 Beide stroombronnen zijn ong. dus gelijk, v in = v b1 v out = i c4.r o3 = g m1.v b1.r o3 A v = v out v in = gm 1.v b 1.R o3 v b1 = g m1.r o3 19. Toon aan dat de stroom die in de stroomspiegel loopt afhankelijk is van de voedingsspannings-verandering. Hoe kan men stroombronnen maken die voor deze veranderingen in de voedingsspanning minder gevoelig zijn? Tip: IPTAT, I OUT evenredig met V BE /R, gebruik van een Zenerdiode en V BE vermenigvuldiger. Waarom gebruiken we liever geen oplossing met zenerdiodes? Gewone stroomspiegel is spanningsafhankelijk: I ref = Vcc V BE R als spanning verdubbelt, verdubbelt de referentiestroom bijna alle ge-mirror-de stromen verdubbelen ook Manieren om beter te maken: Widlar stroombron I out.r = V T.ln Iref I out 9

30 IPTAT (I (current) proportional to absolute temperature) schakeling levert stroom evenredig met de temperatuur (maar wel onafhankelijk van spanning). Redenering: V BE1 = V BE + I E.R V BE1 = V BE + I out.r ( Iref ( Iout ) ) V T. ln I S1 = V T. ln I S + I out.r ( ) Iref I I out = V T. ln I S1 ln out I S ln(a) ln(b) = ln a b 30

31 Iref ln I S1 ln ( Iref ln ln ) I S1 ln Iref I S1 ln ( IS I out.r = V T. ln ( I out.r = k.t q ( Iout I S ) = ln ( I out ) I S = ln Iout I S = ln I S1 ) I out = α.t (α constante) I out V BE 1 R : ( Iref ) I S1 I out I S Iref.I S I out.i S1 ( IS I S1 ) ). ln(a) (A oppervlakteverhouding) Opgelet: bij het opstarten van de schakeling zal er nog geen stroom I C vloeien, dus ook geen I C4, dus ook geen I B,... Men zal bij het opstarten van de schakeling eerst een opstartstroom I B moeten leveren met een start-up gedeelte dat zich daarna uitschakelt. Zener: 31

32 Die spanningen: V B1 = V BE5 + V BE4 + V Z V E1 = V BE + I E1.R V BE1 = V BE5 + V BE4 + V Z V BE I E1.R Stel nu dat alle V BE s gelijk zijn: V BE = V BE + V BE + V Z V BE E1.R I E1.R =.V BE.V BE + V Z I E1 = V Z R I out = V Z R V BE -vermenigvuldiger: Zelfde als bij zener-schakeling, maar de zener zelf is nu vervangen door een V BE - vermenigvuldiger. V E6 =.V BE V B6 = 3.V BE V R4 = V BE I R4 = V BE R 4 V CE6 = V R3 + V R4 V CE6 = I R4.(R 3 + R 4 ) V CE6 = V BE R 4.(R 3 + R 4 ) V CE6 = V BE. 1 + R3 R 4 Spanning V CE6 instelbaar onafhankelijk van V cc. I out = V BE.1+ R 3 R R 4 0. Bespreek de versterker met stroombron en emittorvolger als uitgangstrap. Geef het schema en transferkarakteristiek(vo= f(vi)). Bespreek de mogelijke vervorming op de uitgang, ge- 3

33 bruik hiervoor een sinusoïdaal ingangssignaal. In welke klasse is deze versterker werkzaam? Bepaal het rendement van deze schakeling en teken het vermogen-verloop in de vermogentransistor. Gedrag: kleinsignaal uitgang volgt bijna perfect de ingang (A=0,99) grootsignaal uitgang volgt ingang met offset spanning V BE (± 0,7V) Werking: v in = 0 er vloeit een kleine stroom I q door Q 1 & Q v in > 0 er zal meer stroom door Q 1 vloeien, maar Q trekt nog steeds dezelfde stroom stroom verdwijnt in R L v in < 0 er zal minder stroom door Q 1 vloeien, maar Q trekt nog steeds dezelfde stroom stroom wordt uit R L getrokken wanneer v in te groot wordt zal Q 1 in saturatie gaan V RL,max = V cc V CE,sat V BE. wanneer v in te klein wordt zal Q 1 in cut-off komen en zal afhankelijk van de grootte van de weerstand: (a) V RL,min = I q.r L (kleine belastingsweerstand) 33

34 (b) V RL,min = V cc + V CE,sat (grote belastingsweerstand) indien men dus een signaal aan de ingang hangt die een van deze waarden overschrijdt zal er vervorming van het signaal optreden door negatieve clipping. Klasse A uitgangstransistor is steeds stroomvoerend. Rendement η max = P R L P bron = 1.V cc.i q.v cc.i q η max = 5%. Vermogendissipatie het grootst wanneer er geen ingangssignaal is. Transferkarakteristiek: X-as V in Y-as V out V out pas 0 als V in = V BE, wanneer V in = 0 zal er een stroom uit R L getrokken worden. 1. Bespreek de versterker met stroombron en gemeenschappelijke emmitor als uitgangstrap. Bespreek de versterking en de transferkarakteristiek (Vo= f(vi)). In welke klasse is deze versterker werkzaam? Toon aan dat ook hier van vervorming kan gesproken worden en dat dit kan uitgedrukt worden als HD. Op welke manier kan men er voor zorgen dat de transferkarakteristiek lineair i.p.v. exponentiël is? 34

35 Versterking: A v = gm.(r o1 //r o //R L ) A v = gm.r L (R L is zeer klein vergelijken met r o1 en r o ) versterking is afhankelijk van belasting. Uitgangsspanning: I out = I q I C1 V out = I out.r L ( V V out = R L. I q I S.e in V T) V out,max = V cc V CE,sat of V out,max = I q.r L (het kleinste) V out,min = V cc + V CE,sat indien er een signaal aan de ingang hangt die een van deze waarden overschrijdt zal er vervorming zijn door positieve clipping Klasse A uitsturing gebeurt door het moduleren van de instelstroom η max = 5%. Omdat de karakteristiek van deze vermogentrap niet lineair is zal er vervorming optreden: 35

36 ( ) V V out = R L. I q I s. in V T... *pief*poef*paf* check this in boek Totale vervorming HD = HD + HD 3 + HD 4 + HD = HD 3 =... amplitude termen in.ω.t amplitude termen in ω.t amplitude termen in 3.ω.t amplitude termen in ω.t = de harmonische grondgolf = 3de harmonische grondgolf men kan dit oplossen door de transistor in plaats van met spanning met stroom te sturen.. Bespreek de klasse B Push-Pull uitgangstrap. Teken het principe schema, transferkarakteristiek. Geef een verbeterde versie met twee diodes. Toon aan dat het rendement maximaal 80% kan worden. Hoe kan men kortsluitvastheid inbouwen? Voordelen klasse B klasse A: Er wordt geen stroom gedissipeerd als er geen ingangssignaal is (er vloeit geen instelstroom) Rendement hoger Nadeel: er kan rimpel optreden 36

37 Transferkarakteristiek (X-as V in && Y-as V out ): Principeschema: Gevolg: Met diodes geen problemen meer tss -0,7V & +0,7V: 37

38 Rendement: U out = U in = Ûin. sin (ω.t) I out = Ûin. sin (ω.t) R L T 0 I gem =. 1 T (I C(t).d(t)) *pief*poef*paf* I gem = η = η = Ûin π.r L P L P supply P L = 1. Û in R L P supply =.V cc.i gem =.V cc. Ûin π.r L 1. Û in R L.V cc. Ûin π.r L 38

39 η = π 4. Ûin V cc Maximum rendement als Ûin = V cc V ce,sat Ûin V cc 1 η max = π 4 η max = 78, 5% Kortsluitvastheid om maximum stroom door de vermogentransistoren te beperken gaat men hier een schakeling over plaatsen: Wanneer de stroom door de kleine weerstandjes te groot wordt zal de spanning erover stijgen tot 0,7V de extra transistoren gaan in geleiding en het inganssignaal wordt kortgesloten. 3. Bespreek de Klasse AB versterker. Wanneer spreekt men van een klasse AB versterker? Geef een mogelijk schema voor een klasse AB versterker en bespreek de functie van de verschillende componenten. Hoe kan men het instelpunt deftig stabiliseren bij 39

40 de klasse AB versterker? Hoe kan men een kortsluitbeveiliging realiseren? De klasse AB versterker is gebaseerd op de klasse B versterker, maar er zal een continue referentiestroom lopen door beide transistoren. Stabilisatie ipv diodes wordt een V BE -vermenigvuldiger geplaatst: 40

41 4. Bespreek de V BE -vermenigvuldiger en geef een toepassing. V BE -vermenigvuldiger wordt toegepast in onafhankelijke stroombronnen. V R = V BE I R = V BE R I R1 I R V R1 = R 1. V BE R V CE = V R1 + V R V CE = V BE R. 1 + R 1 R 41