saime üpriski kiiresti kätte resonantssageduse f0=59 kHz. Amplituud on Uv0=474 mV. 4. Eeldame, et võnkeringiga liituvad parasiitmahtuvused on tühised. Arvutame võnkeringi induktiivsuse, kui f0 ja C on teada, kasutame Thompsoni valemit. µH 5. Leiame võimendi pingevõimendusteguri ,4 6. Punktides 6, 7, 8 ja 9 mõõdetud väärtused tabelis. Punkt 6 vastab skeem, kus pingejagur on ühendatud võimendi ette. Punkt 7 vastab skeem, kus on koormustakisti ühendatud resonantsvõimendi väljundisse. Punktis 8 tehtud mõõtmised skeemile, kus võnkering on ühendatud võimendiga harundi kaudu. Punktis 9, aga koormustakisti ühendamisel harundiga võimendi väljundisse. Kuna väljundpinged jäid maketilt mõõtmata, on need mõõdetud LTSpice kaudu ning ei pruugi päris vastavad olla. Tabel 1. Hüveteguri ja pingvõimendusteguri mõõtmine Punkt 6. punkt 7. punkt 8
Punkt 6. (joon5) 7. (joon7) 8. (joon8) 9. (joon9) fa 57,12kHz 54,84 57,3 57,84 fü 58,72kHz 59,66 58,75 59,56 B 1,6kHz 4,82 1,45 4,726 f0 58kHz 57kHz 58kHz 58kHz Q 36,25 11,825 40 12,26 ku0 45,46 13,23 39,45 9,364 Harundi kasutamine skeemis pärsib oluliselt võimendustegurit ning muudab võimendi selektiivsemaks. Koormustakisti muudab võnkeringi vähem selektiivsemaks. 9. Järeldused tehtud tööst ja koostatud võimendi võimalikest kasutusvaldkondadest. Saadud tulemused olid kooskõlas reaalselt koostatud maketi tulemustega, kuigi erinesid mõningal määral, kuna ei olnud võimalik kasutada täpselt samade väärtustega elemente kui mudelil valisin. Resonantsvõimendit kasutatakse kõrgsagedussignaali võimendamiseks kitsas sagedusribas
Kui kaks pn-siiret luuakse vastasjärjestuses (nt np ja pn), saadakse transistor. Transistor oleks nagu kahe dioodi ühend, dioodidel on ühine p-poolne (npn-transistoris) või n-poolne (pnp-transistoris) Pnp tüüpi transistor (~) - signaaliallikas R - koormustakisti, millele rakendadakse võimendatud signaal Nooltega on näidatud elektrivoolu suund Seega on ta juba kolmekihiline pooljuhtstruktuur, Joonistel on märgitud transistorkihtide tavapärased nimetused: · E - emitter (väljasaatma), · C - kollektor (koguja) · B - baas (alus, tüür).
hästi. Ühise kollektoriga lülitus ehk emitterjärgur. Omadused: - suur sisendtakistus (200k..1M), - väike väljundtakistus (50..500), - vooluvõimendus mõnikümmend..mõnisada, - pingevõimendus ligikaudu 1, - sisend ja väljund liiguvad samas taktis (e. faasis). Märkus: hea kasutada sobitamiseks kui signaali allikas kardab koormust aga seda signaali (ntx. muusika) tuleb ikkagi saata üle pika kaabli. Reziimid Transistorastme pinge ja võimsusvõimendus sõltub tugevasti koormustakisti väärtusest. ÜE-lülituse korral saab suurima võimenduse mitmekümne kilooomise takisti kasutamisel. Alati selline väärtus ei sobi (sest järgmine aste koormab siis signaali maha). Ka väiksema koormuse puhul saab ÜE lülituses piisava võimenduse. Võimendusastmetes töötab ÜE lülituses transistor tavaliselt tööpiirkonna lineaarses osas, sest vaid siis jääb võimendatav signaal moonutamata. Sellisesse reziimi saab transi viia baasiahela takistite õige valikuga
dioodi vastulülitus). Väliste vooluallikate puudumisel on siirde voolud võrdsed nulliga. Transistori kasutamisel võimenduselemendina pingestatakse üks siire päri- ja teine vastassuunas. Esimest nimetatakse emittersiirdeks, teist aga kollektorsiirdeks. Keskmist pooljuhtkihti nimetatakse baasiks. Emitterväljastusega ühendatakse toiteallikas UE (pingega ca. 1 V) ja sisendsignaaliallikas Usis. Kollektorväljastusega ühendatakse toiteallikas UK (pingega mõnikümmend volti) ja koormustakisti Rk. Siirde päripingestamisel potentsiaalibarjäär väheneb ja elektronid injekteeruvad baasi. Samaaegselt liiguvad baasipiirkonnast sealsed enamuslaengukandjad (augud) läbi siirde emitterisse. Need mõlemad komponendid moodustavad emitterivoolu IE (aukude osa voolu moodustumises on suhteliselt väike). Kokkuleppeline emitterivoolu suund on vastupidine elektronide liikumise suunale. Baasis muutuvad elektronid vähemuslaengukandjateks liikudes edasi põhiliselt difusiooni teel
Jõuelektroonika seadmetes (juhitavad alaldid, vaheldid jm) kasutatavatel türistoridel ehk jõutüristoridel on neljakihiline pooljuhtkristall, kusjuures väliskihid on legeeritud tugevalt sisemised aga nõrgalt. Nõrgalt legeeritud kihid vähendavad vastupingestatud siirde ruumilaengut ja vähendavad elektrivälja tugevust suurendades siirete lubatavat vastupinget. Lihttüristori struktuur ja tingmärk on toodud joonisel 3.10. Anoodtoiteallikas on reguleeritava pingega UA, koormustakisti Rk piirab anoodvoolu ja reostaadiga RG reguleeritakse tüürvoolu. Juhul kui lüliti S on avatud (IG = 0) on päripingestatud türistori äärmised siirded 1 ja 3 samuti päripingestatud, keskmine siire 2 aga vastupingestatud. Keskmisel siirdel on potentsiaalibarjääär kõrgem kui äärmistel. Madalatel anoodpingetel on türistori läbiv vool väike ( A, mA), mis kujuneb põhiliselt vähemuslaengukandjate _ soojusliikumisest läbi vastupingestatud siirde 2
korral jagada kogu signaali ruutkeskmise pinge kahega (vaata vahelduvsignaali osa Urms = 1,41 V). Sildlülituses aladi korral on ruutkeskmine 2 korda suurem. Kes tahab, võib ruutkeskmise signaali leida ka lihtsustatud dioodide jaoks aga siis peaks kasutama integreerimist.) 6. 15 V Zener dioodi maksimaalne lubatud võimsus on 100 mW. Milline on sobiv jadamisi ühendatava takisti väärtus, kui toitepinge on 24 V? Milline vool läbib Zener dioodi, kui koormustakisti väärtus on 5 k? (IZmax =6,67 mA; R = 1,35 kR mA; IZ = 3,67 mA Transistorid 7. Bipolaarse npn või pnp transistori ehitus ja tööpõhimõte (s.t. joonistage emitter, baas ja kollektor, siirded nende vahel, voolud emitterisse, baasi ja kollektorisse). Pingestamine ja voolud ühise emitteriga lülituse korral koos sisend, ülekande ja väljundkarakteristikutega (piisab kõige lihtsamast kollektortakistiga ja baasitakistiga lülitusest). 8
Kõrgem piirsagedus f k 2 C R km k KS-likud moonutused suurendavad impulsside külgede kestvust mille võib ühe astme kohta arvutada valemiga: t f 2,2 k 2,2 C km Rk Kui fk on ette antud, siis Ck määratakse transitori tüübi valikuga ja saame arvutada suurima lubatava kollektori koormustakisti Rk väärtuse, kui eeldame montazimahtuvuse Cm suuruse. Mida lamedam front, seda madalam on kõrgem võimendatav sagedus.Mida väiksem on kollektorvooluringi ajakonstant τ k , seda 0,35 järsumad võivad olla impulsi frondid: t f f k Võimenduspindala K K S Rk , kui Rk << Ri
väljundvooluks kollektorivool. =Ik/Ie 36. Millised on bipolaartransistori ühendusviisid? Lk 107 emitter lülitus Bipolaartransistor on transistor, mis koosneb kolmest auk- ja elektronjuhtivusega kihist ja kahest nendevahelisest pn-siirdest. Bipolaartransistori (tavaliselt germaaniumist või ränist) struktuur võib olla pnp või npn. Pnp tüüpi transistor (~) - signaaliallikas R - koormustakisti, millele rakendadakse võimendatud signaal Nooltega on näidatud elektrivoolu suund Pnp-tüüpi bipolaartransistoril on 2 aukjuhtivuse ja 1 elektronjuhtivusega kihti. Keskmist ala nimetatakse alati baasiks, antud juhul on see elektronjuhtivusega. Emitter ja kollektor on alati baasi otstel, antud juhul aukjuhtivusega. Emitterit läbib kogu kasutatav vool; osa sellest läheb välja baasi kaudu (mis on üldjuhul tüüriv vool) ning osa kollektori kaudu (mis
11 Joonis 3.8. Stabilitroni pinge-voolu tunnusjoon [2]: UZ stabiliseer(imis)pinge; Uz min -minimaalne stabiliseerpinge; Iz min - minimaalne stabiliseervool; Iz max maksimaalne stabiliseervool. Pinge stabiliseerimiseks koormusel stabilitroni abil kasutatakse joonisel 3.9 toodud skeemi. Joonis 3.9. Lihtsa pingestabilisaatori skeem: E - toitepinge; IZ - stabiliseervool; Ik - koormusvool; Rk - koormustakisti, Uk - pinge koormusel [2]. Piiramistakisti Rp valitakse esimeses lähenduses nii, et toitepinge E nimiväärtusel läbiks kas stabilitroni keskmine lubatav stabiliseerimisvool: Sealjuures tuleb arvesse võtta, et piiramistakistit Rp läbib stabiliseerimisvoolu Iz ja koormusvoolu Ik summa. Kuna ränidioodi pinge-voolu tunnusjoone päriharu on järsult tõusev, saab dioodi ka pärisuunas ühendatuna kasutada 0,6...1 V püsiva pinge saamiseks. Selleks toodetud
Kui US = 0,1...1V, siis ei ületa modulatsioonimoonutus 2...1%. Seega võib öelda, et küllalt suure US korral toimub det.-mine väga väikeste või peaaegu modulatsiooni-moonutusteta. MM vähendamise seisukohalt on väga oluline, et detektorile eelneva võnkeringi resonantstak. ja ka VS-astme väljundtak. oleksid võimalikult suured. Kõrgsagedussignaalist moduleeriva pinge saamiseks tuleb dioodiga jadamisi üh. koormustakisti R1. Sel juhul tekiks väljundvool üksnes det.-tava KS-võnkumise pos. poolp. ajal. Et UV muutuks ligilähedaselt samamoodi nagu moduleeriv pinge, ühendatakse koormustakistiga paralleelselt konde C2. Kui valida R1 ja C2 nii, et ajakonstant R1C2 on vähemalt 3x suurem kandevsageduse perioodist, siis neg. poolp. Ajal ei jõua pinge kondel UC2 ja seega ka koormustakistil R
Nende kahe punkti vahele tõmmatud sirget nimetatakse koormussirgeks; selle tõus sõltub koormustakisti väärtusest. Koormussirge lõikepunkt mittelineaarse elemendi tunnusjoonega annab meile ahela tööpunkti.
IK läbib ankrukeerdu ja kutsuub esile ankrumagnetvoo ØA mis on vastu Øj . Sellega Øj ei tööta siis on 100 % tagasiside. Selle vältimiseks staatorile on keritud kompensatsioonmähis (W kom). Jadamisi ühendatud ankrukeeruga, IK läbides Wkom kutsub esile Økom mis on ØA vastassuunas ja kompenseerib selle (ØA). Täpseks kompenseerimiseks on lülitatud rööbiti Rkom ja selle liuguriga saab teostada täpset kompenseerimist. Selle võimendi võimendustegur võib olla mitu tuhat ja kui koormustakisti Rk panna kalalisvoolumootorid siis selle võimendiga saab kergelt juhtida. Magnetvõimendid. Kasutatakse alalisvoolu ja väikese sagedusega vahelduvvoolu võimendamisel, samuti kasutatakse neid ka alalisvoolu signaalide muundamiseks vahelduvvoolu signaalideks. Wj juhtmähis. W vahelduvvooluumähis (töömähis). P1 koormustakistus. IK= ~Ut/~Z Kõige lihtsam magnetvõimendi kujutab endast tavalist transformaatorit, kus primaarmähises
Sellega Øj ei tööta siis on 100 % tagasiside. Selle vältimiseks staatorile on keritud kompensatsioonmähis (Wkom). Jadamisi ühendatud ankrukeeruga, IK läbides Wkom kutsub esile Økom mis on ØA vastassuunas ja kompenseerib selle (ØA). Täpseks kompenseerimiseks on lülitatud rööbiti Rkom ja selle liuguriga saab teostada täpset kompenseerimist. Selle võimendi võimendustegur võib olla mitu tuhat ja kui koormustakisti Rk panna kalalisvoolumootorid siis selle võimendiga saab kergelt juhtida. Magnetvõimendid. Kasutatakse alalisvoolu ja väikese sagedusega vahelduvvoolu võimendamisel, samuti kasutatakse neid ka alalisvoolu signaalide muundamiseks vahelduvvoolu signaalideks. Wj juhtmähis. W vahelduvvooluumähis (töömähis). P1 koormustakistus. IK= ~Ut/~Z
1.3. Transistori kolm reziimi Transistori kui võimendi ülesandeks on anda võimendatud signaal tarbijale ja see tarbija lülitatakse reeglina kollektorahelasse kus ta kujutab endast koormustakistust. Sellist tööolukorda nimetatakse dünaamiliseks reziimiks kuna toimub kõikide voolude ja pingete üheaegne muutumine ja see rezhiim lahendatakse grafoanalüütiliselt kandes transistori väljundtunnusjoontele koormussirge mille asend sõltub koormustakisti väärtusest ja toitepingest. Seejuures igale sisendvoolu väärtusele vastav reziim on määratud koormussirge ja baasivoolule vastava tunnusjoone lõikepunktiga (joon.1.10). IC K
ja takistit R ja edasi läbi türistori V2 juhtimisülemineku klemmile X juhtimisvool ij. Seega on türistori V2 anoodpinge ja juhtimisvool positiivsed ning ta avaneb, kui juhtimisvool saavutab vajaliku väärtuse. Kui türistor V2 on avanenud, shunteerib ta juhtimisahela ja juhtimisvool katkeb, sest türistori pärisuuna takistus on tühiselt väike võrreldes juhtimisahela takistusega. Seega toimub automaatne juhtimisimpulsi formeerimine. Juhtimisnurk sõltub takisti R ja koormustakisti takistustest. Skeemi puuduseks on asjaolu,et türistoride parameetrite erinevuse tõttu on nende avanemisnurgad erinevad, mis põhjustab vastuparalleellülituses türistoride eba- sümmeetrilise töö ja selle tulemusena on koormusvool mittesiinuseline. Selle vältimiseks shunteeritakse türistoride juhtimisüleminekud dioodidega V3 ja V4, millised stabiliseerivad türistoride avanemisnurgad (joonis 2.10). Joonis 2.10
määravad transistori tööpunkti ja tööreziimi. Elektroonika alused. Teema 3 Pooljuhtseadised 7 Pikkov lk 63 Lülituse lähtetööpunkt koordinaatidega {IKp, UKEp} määratakse lülituse arvutamisel grafoanalüütiliselt, kandes transistori väljundtunnusjoontele staatilise koormussirge, mille kaldenurk sõltub koormustakisti väärtusest ja toitepingest. Seejuures on igale sisendvoolu väärtusele vastav reziim määratud koormussirge ja baasivoolule vastava tunnusjoone lõikepunktiga. Koormussirge asend teljestikul IC = f(UKE) on määratud kahe punktiga: - punkt koordinaatidega (UKE = 0; IC = EK / RK) , milles koormussirge lõikub kollektorivoolu IK esitava teljega ning kus kollektorivool IK on määratud ainuüksi toiteallika pinge EK ja kollektoriahela takistuse RK suhtega;
abil eelmise astme kollektorilt tulevat pinget kuni 2V ja sellest võib piisata teise astme küllastuse vältimiseks. Samal ajal tekib küll mõningane signaali kadu, mis ei ületa 0,2V. Otsesidestus on ainsaks võimaluseks kui on vaja võimendada alalispinge signaale, sel juhul tuleb ära jätta ka sisendis ja väljundis olev sidestus kondensaator. 1.5. Lõppvõimendid Lõppvõimendi väljund ei ole ühendatud mitte järgmise astme sisendiga, vaid sinna ühendatakse koormustakisti, milleks on signaali tarbiv objekt. Selleks võib olla valjuhääldi, relee või servomootori mähis. Kõik need elektrilised objektid on vaadeldavad koormustakistustena. Selle koormsutakistuse väärtus võib olla küllalti erinev. Alates mõnest oomist kuni mõni tuhande oomini. Selleks et tarbijale anda maksimaalselt võimsust peab võinedusastme väljundtakistus olema ligikaudu võrdne või parem veel kui päris värdne koormus takistusega. Lõppvõimendites kasutatavate
JOONIS 4.10 4.8. Transistori kolm reziimi Transistori kui võimendi ülesandeks on anda võimendatud signaal tarbijale ja see tarbija lülitatakse reeglina kollektorahelasse kus ta kujutab endast koormustakistust. Sellist tööolukorda nimetatakse dünaamiliseks reziimiks kuna toimub kõikide voolude ja pingete üheaegne muutumine ja see reziim lahendatakse grafoanalüütiliselt kandes transistori väljundtunnusjoontele koormussirge mille asend sõltub koormustakisti väärtusest ja toitepingest. Seejuures igale sisendvoolu väärtusele vastav reziim on määratud koormussirge ja baasivoolule vastava tunnusjoone lõikepunktiga (joon.4.11.). . K K K E E 49 E B B B IC IC IC IB IB E/RC R C +E IC IB U CE IC UCEsat E UCE IB4 IB3 IB2 IB1 IB0 Küllastusreziim Aktiivreziim Sulgereziim B A IB JOONIS 4.11. : Toodust näeme, et kui baasi vool on null, on transistor praktiliselt suletud, sest teda läbib
10 4.8. Transistori kolm reziimi Transistori kui võimendi ülesandeks on anda võimendatud signaal tarbijale ja see tarbija lülitatakse reeglina kollektorahelasse kus ta kujutab endast koormustakistust. Sellist tööolukorda nimetatakse dünaamiliseks reziimiks kuna toimub kõikide voolude ja pingete üheaegne muutumine ja see reziim lahendatakse grafoanalüütiliselt kandes transistori väljundtunnusjoontele koormussirge mille asend sõltub koormustakisti väärtusest ja toitepingest. Seejuures igale sisendvoolu väärtusele vastav reziim on määratud koormussirge ja baasivoolule vastava tunnusjoone lõikepunktiga (joon.4.11.). IC IC K Küllastusreziim IB I
annaabi.ee 
