Plaanid puhkusele minna? Võta endale majutus AirBnb kaudu ja saad 37€ kontoraha Tee konto Sulge
Facebook Like

Rakenduselektroonika (0)

5 VÄGA HEA
Punktid
 
Säutsu twitteris

Rakenduselektroonika


1. Võimendid


1.1. Võimendite liigid ja neid iseloomustavad parameetrid


Võimendiks nimetatakse seadet mille abil toimub signaali amplituudi suurendamine võimalikult väikeste signaali kuju moonutustega.
Võimendil on alati kaks sisend -, kaks väljundklemmi ja temaga peab olema ühendatud alati energiaallikaks olev alalispinge allikas (joon.1.1). Sisendklemmidega ühendatakse signaaliallikas mille signaal vajab võimendamist. Väljundklemmidega aga ühendatakse see tarbija, millele antakse võimendatud signaal, milleks võib olla kas valjuhääldi, mingi relee mähis, mingi täiturmehhanismi juhtmähis jne. Nimetatud objektid on elektriliselt vaadeldavad takistustena ja seepärast me räägime üldistatult võimendi koormustakistusest.
Võimendusprotsess toimub alati toiteallika energia arvel ja sellest seisukohast võiks võimendit vaadelda kui regulaatorit, mis reguleerib toiteallika energia andmist tarbijale kooskõlas sisendsignaali muutustega.
Võimendite analüüsi seisukohalt vaadeldakse aga võimendusprotsessi aseskeemide abil, kus alalispingelist toiteallikat isegi ei näidata, küll kajastuvad seal aga kõik muud elemendid, kaasaarvatud ka parasiitelemendid, mis mõjutavad signaali võimendust.
Võimendeid liigitatakse mitme tunnuse alusel. Nii liigitatakse sõltuvalt kasutatavast võimendus- elemendist. Võimenduselemendiks saab olla element, mille väljundvool sõltud lineaarselt sisendpingest või sisendvoolust. Sellisteks elementideks on eelkõige transistorid . Sellest lähtudes on: transistorvõimendid, integraalvõimendid, elektronlampvõimendid, magnetvõimendid jne.
Töörezhiimist ja konstruktsioonist sõltuvalt jagatakse võimendeid eel- ja lõppvõimenditeks. Eelvõimendite väljund on ühendatud järgneva astme sisendiga, lõppvõimendite väljund on aga ühendatud koormustakistusega.
Väga levinud on võimendite liigitus sõltuvalt kasutusalast ja amplituudi-sageduskarakteristiku s.o võimenduse sagedussõltuvuse kujust
Joon.1.2
a) Madalsagedus - ehk helisagedusvõimendid
Helisagedusvõimendid on ettenähtud helisageduslike signaalide võimendamiseks ja sellest tulenevalt on nende sageduslik tööpiirkond umbes 20Hz – 20kHz, sõltuvalt kasutusalast ja heli taasesituse kvaliteedi nõuetest (joon.1.2).
  • Alalispingevõimendid
    Alalispingevõimendid on ettenähtud nõrkade alalispingeliste signaalide võimendamiseks. sellest lähtudes saab võimendi alumine sageduspiir olla võrdne ainult nulliga, ülemine sageduspiir peab aga olema mõni kiloherts, kuna alalispinge signaalis esineb ka kiireid muutusi, milliseid on samuti vaja võimendada. Võimendi peab suutma reageerida ka nendele kiiretele muutustele ja selleks ongi vajalik suhteliselt kõrge ülemine sageduspiir (joon.1.3).
    Alalispingevõimendid kasutatakse eelkõige automaatikas, kuna on terve rida andureid mille signaaliks on suhteliselt nõrk alalispinge nagu näiteks termopaar, mis sõltuvalt temperatuurist ja materjali valikust arendab pinget 5‑50mV. Reeglina on selliste andurite signaalid ka väikesevõimsuselised ja nende kasutamiseks tuleb neid paratamatult võimendada.
  • Ribavõimendid
    Ribavõimendi on ettenähtud mingi kitsa ja suhteliselt rangelt määratud sagedusvahemikus olevate signaalide võimendamiseks (joon.1.4) Sõltuvalt kasutusalast on see niinimetatud läbilaskeriba erinev ja ta võib olla nii madal- kui kõrgsageduspiirkonnas. Enamasti leiab selline võimendi kasutamist teatud sagedusega signaalide eraldamiseks ehk selekteerimiseks.
    fm
    fk
    K
    f
    Δf
    Joon.1.4
    Võimendeid iseloomustatakse järgmiste parameetritega:
  • Võimendustegur,
    - on suhtarv mis näitab mitu korda võimendi toimel väljundsignaali amplituud suureneb.
    Eristatakse pingevõimendustegurit, vooluvõimendustegurit ja võimsusvõime
    ndustegurit..
    Ki = Ivälj / Isis, Ku = Uvälj / Usis, Kp = Pvälj / Psis.
    Mitmeastmelise võimendi korral
    Küld = K1 K2…Kn ,
    kus K1…Kn on vawstavalt üksikute astmete võimendustegurid.
    Peale suhtarvu võidakse väljendada võimendustegureid ka logaritmiliste ühikutes ehk detsibellides [dB ] ;
    . Erandiks on võimsusvõimendustegur, mis .
  • Võimendatav sagedusriba ,
    on signaali sageduste piirkond mille ulatuses võimendi arendab ettenähtud võimendust. Piirsagedusteks loetakse neid sagedusi (fm ja fk) millel võimendustegur on langenud 30% (joon.1.5) võimendusest keskmistel sagedustel (K0). Võimendatavat sagedusala nimetatakse ka läbilaskeribaks ja tähistatkse sageli B0,7.
  • Väljundvõimsus Pvälj,
    on signaalisageduslik võimsus mida võimendi arendab tarbijal.
    Väljundvõimsus võib olla antud kas kesk- või impulssvõimsusena.
    Väljundparameetriteks võib olla ka väljundpinge või väljundvool.
  • Nominaal ehk nimisisendsignaal Usis; Psis.
    on signaali pinge või võimsus mille juures võimendi on võimeline arendama tarbijal nõutavat pinget või võimsust. Tavaliselt on see signaali amplituudväärtus millele võimendi on arvutatud.
    e) Sisendtakistus Rsis
    on takistus, millega võimendi koormab signaaliallikat (joon.1.6). On soovitav , et võimendi sisendtakistus oleks võimalikult suur, sest mida suurem on sisendtakistus seda vähem koormab võimendi sisendsignaali allikat. Sisendtakistus moodustub mitmete tegurite koosmõjuna, millest määrav on kasutatava võimenduselemendi sisendtakistus s.t. kasutatav võimenduselemendi liik.
  • Väljundtakistus Rvälj
    on võimendi väljundi kujuteldav sisetakistus (joon.1.6), sest kujuteldavalt on võimendi väljundis signaali sagedusega generaator , milline tekitab signaali sagedusega väljundsignaali ja väljundtakistus
    on selle generaatori sisetakistus. On soovitav, et generaatori sisetakistus oleks võimalikult väike, sest mida väiksem on generaatori sisetakistus seda rohkem me võime generaatorit koormata ilma, et tekiks pingelangu sisetakistusel, millega kaasneb signaali kadu.
    Elektrotehnikast on teada, et generaator arendab tarbijal maksimaalset võimsust siis kui tarbija takistus võrdub generaatori sisetakistusega ehk väljundtakistusega. Sellele niinimetatud sobitustingimusele tuleb elektroonikas pöörata sagedast tähelepanu, sest tegemist on nõrkade signaalidega ja on vaja, et need nõrgad signaalid kanduksid võimalikult kadudeta astmelt astmele.
    1.2. Võimendamisel tekkivad moonutused
    Võimendusprotsessis tekivad paratamatult signaali moonutused, kuid need ei tohi ületada lubatud piiri. Tekkivaid moonutusi on kahte liiki: lineaar - ehk sagedusmoonutused ja mittelineaar- moonutused.
    Lineaarmoonutused tekivad lülituses leiduvate reaktiivelementide toimel, mille takistus sõltub sagedusest. Nendeks on kondensaatorid ja induktiivsused. Osa neist elementidest on lülitusse viidud kindlal eesmärgiga, osa aga tekivad parasiidselt (Nt: trafode puisteinduktiivsused või ahelate -vahelised parasiitmahtuvused). Selliste elementide toime tulemusena võimendatakse erineva sagedusega signaale erineval määral. See toime avaldub nii signaali amplituudi (joon.1.7), kui ka faasi muutustes (joon.1.8).
    f
    K
    Joon.1.7
    K=f(f)
    Amplituudi muutused kajastuvad võimendusteguri sagedussõltuvuses ja seda sõltuvust nimetatakse amplituudi-sageduskarakteristikuks (joon.1.7). Faasimuutused kajastuvad faasi–sageduskarakteristikul(joon.1.8).
    Inimkõrv ei taju faasimoonutusi ja seepärast ei ole helivõimendite puhul faasimoonutused olulised. Küll on need aga olulised automaat- reguleerimissüsteemi kuuluvatel võimenditel, kus sellised moonutused võivad oluliselt mõjutada süsteemi stabiilsust.
    Sagedusmoonutuste määra iseloomustatakse võimendusteguri muutumisega piirsagedustel ja seda väljendatakse sagedusmoonutuste teguriga .
    M = K0 /K,
    kus K0
    on võimendus kesksagedusel ja K võimendus piirsagedusel
    Oluliseks tunnuseks on see, et sagedusmoonutuste toimel signaali kuju ei muutu (muutub signaali amplituud ja faas).
    Mittelineaarmoonutustel aga vastupidi, moonutub signaali kuju ja selle põhjuseks on võimenduselementide mittelineaarsus. Kõik teadaolevad võimenduselemendid on vähemal või enamal määral mittelineaarsed, kusjuures see mittelineaarsus võib olla erinevatel töörežiimidel erinev.
    Tunnusjoonte mittelineaarsuse tõttu võimendatakse signaali eri osi (erinevaid hetkväärtusi) erinevalt ja selle tulemusena muutub siinuseline signaal mittesiinuseliseks (joon.1.9).
    Elektrotehnikast on teada, et mittesiinuselised pinged ja voolud (signaalid) on vaadeldavad harmooniliste (siinuseliste) signaalide summana. ja seega on mittelineaarmoonutuste tekkimine vaadeldav ka uute harmooniliste lisandumisega signaalile, ning nende hulk põhiharmoonilise suhtes ongi mittelineaarmoonutuste määraks. Mittelineaarmoonutuste hulka iseloomustatakse mittelineaarmoonutuste teguriga.
    kus I1 – põhiharmoonilise (1.harmoonilise) amplituud;
    I2 – teise harmoonilise amplituud jne.
    Kvaliteetse heliülekande puhul ei lubata mittelineaarmoonutusi üle 1%, vähemkvaliteetsemal 3‑5%. Kõne ülekandel võidakse lubada moonutusi kuni 8%. Üle 10% moonutuste korral muutub ka kõne halvasti arusaadavaks.
    1.3. Transistori kolm režiimi
    Transistori kui võimendi ülesandeks on anda võimendatud signaal tarbijale ja see tarbija lülitatakse reeglina kollektorahelasse kus ta kujutab endast koormustakistust.
    Sellist tööolukorda nimetatakse dünaamiliseks režiimiks 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 režiim on määratud koormussirge ja baasivoolule vastava tunnusjoone lõikepunktiga (joon.1.10).
    E/RC
    IB
    IB
    IC
    IC
    IC
    B
    B
    B
    E
    E
    E
    K
    K
    K
    Joon.1.10
    Toodust näeme,
  • 80% sisust ei kuvatud. Kogu dokumendi sisu näed kui laed faili alla
    Vasakule Paremale
    Rakenduselektroonika #1 Rakenduselektroonika #2 Rakenduselektroonika #3 Rakenduselektroonika #4 Rakenduselektroonika #5 Rakenduselektroonika #6 Rakenduselektroonika #7 Rakenduselektroonika #8 Rakenduselektroonika #9 Rakenduselektroonika #10 Rakenduselektroonika #11 Rakenduselektroonika #12 Rakenduselektroonika #13 Rakenduselektroonika #14 Rakenduselektroonika #15 Rakenduselektroonika #16 Rakenduselektroonika #17 Rakenduselektroonika #18 Rakenduselektroonika #19 Rakenduselektroonika #20 Rakenduselektroonika #21 Rakenduselektroonika #22 Rakenduselektroonika #23 Rakenduselektroonika #24 Rakenduselektroonika #25 Rakenduselektroonika #26 Rakenduselektroonika #27 Rakenduselektroonika #28 Rakenduselektroonika #29 Rakenduselektroonika #30 Rakenduselektroonika #31 Rakenduselektroonika #32
    Punktid 100 punkti Autor soovib selle materjali allalaadimise eest saada 100 punkti.
    Leheküljed ~ 32 lehte Lehekülgede arv dokumendis
    Aeg2014-02-05 Kuupäev, millal dokument üles laeti
    Allalaadimisi 37 laadimist Kokku alla laetud
    Kommentaarid 0 arvamust Teiste kasutajate poolt lisatud kommentaarid
    Autor sten vau Õppematerjali autor

    Lisainfo

    Terve rakenduselektroonika konspekt. Üksikasjalik koos piltide, skeemide ja kraafikutega.
    Konspektipikkus 32 A4 lehte.



    Võimendil on alati kaks sisend-, kaks väljundklemmi ja temaga peab olema ühendatud alati energiaallikaks olev alalispinge allikas (joon.1.1). Sisendklemmidega ühendatakse signaaliallikas mille signaal vajab võimendamist. Väljundklemmidega aga ühendatakse see tarbija, millele antakse võimendatud signaal, milleks võib olla kas valjuhääldi, mingi relee mähis, mingi täiturmehhanismi juhtmähis jne. Nimetatud objektid on elektriliselt vaadeldavad takistustena ja seepärast me räägime üldistatult võimendi koormusta-kistusest.
    Võimendusprotsess toimub alati toiteallika energia arvel ja sellest seisukohast võiks võimendit vaadelda kui regulaatorit, mis reguleerib toiteallika energia andmist tarbijale kooskõlas sisendsignaali muutustega.
    Võimendite analüüsi seisukohalt vaadeldakse aga võimendusprotsessi aseskee-mide abil, kus alalispingelist toiteallikat isegi ei näidata, küll kajastuvad seal aga kõik muud elemendid, kaasaarvatud ka parasiitelemendid, mis mõjutavad signaali võimendust.
    Võimendeid liigitatakse mitme tunnuse alusel. Nii liigitatakse sõltuvalt kasutata-vast võimendus- elemendist. Võimenduselemendiks saab olla element, mille väljundvool sõltud lineaarselt sisendpingest või sisendvoolust. Sellisteks elementideks on eelkõige transistorid. Sellest lähtudes on: transistorvõimendid, integraalvõimendid, elektronlamp-võimendid, magnetvõimendid jne.
    Töörezhiimist ja konstruktsioonist sõltuvalt jagatakse võimendeid eel- ja lõpp-võimenditeks. Eelvõimendite väljund on ühendatud järgneva astme sisendiga, lõppvõimendite väljund on aga ühendatud koormustakistusega.
    Väga levinud on võimendite liigitus sõltuvalt kasutusalast ja amplituudi-sageduskarakteristiku s.o võimenduse sagedussõltuvuse kujust













    a) Madalsagedus- ehk helisagedusvõimendid
    Helisagedusvõimendid on ettenähtud helisageduslike signaalide võimendamiseks ja sellest tulenevalt on nende sageduslik tööpiirkond umbes 20Hz %u2013 20kHz, sõltuvalt kasu-tusalast ja heli taasesituse kvaliteedi nõuetest (joon.1.2).

    b) Alalispingevõimendid

    Alalispingevõimendid on ettenähtud nõrkade alalispingeliste signaalide võimendami-seks. sellest lähtudes saab võimendi alumine sageduspiir olla võrdne ainult nulliga, üle-mine sageduspiir peab aga olema mõni kiloherts, kuna alalispinge signaalis esineb ka kiireid muutusi, milliseid on samuti vaja võimendada. Võimendi peab suutma reageerida ka nendele kiiretele muutustele ja selleks ongi vajalik suhteliselt kõrge ülemine sageduspiir (joon.1.3).
    Alalispingevõimendid kasutatakse eelkõige automaatikas, kuna on terve rida andureid mille signaaliks on suhteliselt nõrk alalispinge nagu näiteks termopaar, mis sõltuvalt tem-peratuurist ja materjali valikust arendab pinget 5 50mV. Reeglina on selliste andurite sig-naalid ka väikesevõimsuselised ja nende kasutamiseks tuleb neid paratamatult võimenda-da.
    a) Ribavõimendid
    Ribavõimendi on ettenähtud mingi kitsa ja suhteliselt rangelt määratud sagedus-vahemikus olevate signaalide võimendamiseks (joon.1.4) Sõltuvalt kasutusalast on see niinimetatud läbilaskeriba erinev ja ta võib olla nii madal- kui kõrgsageduspiirkonnas. Enamasti leiab selline võimendi kasutamist teatud sagedusega signaalide eraldamiseks ehk selekteerimiseks.




    1.5 Väljatransistor lüliti rezhiimis

    Peale bipolaartransistori püütakse järjest enam kasutada lülitire%u017Eiimis töötamiseks ka väljatransistore. Väljatransistorid on pingega tüüritavad elemendid ja sisendvoolu puudumise tõttu on nende kasutamisel tüüriva signaali võimsus märksa väiksem kui sa-mavõimsal bipolaartransistoril.
    Seni on piiranud väljatransistoride kasutamist lülitire%u017Eiimis, eriti suurte võimsuste puhul asjaolu, et väljatransistoril puudub tüüpiline küllastusre%u017Eiim, mille asemel on suure-vooluline niinimetatud takistusre%u017Eiim (joon.1.15).Selles rezhiimis käitub transistor takis-tusena ja tema lätte ja neelu vaheline pingelang sõltub teda läbivast voolust ja on märksa suurem tavalise transistori vastavast emitteri ja kollektori vahelisest pingelangust.Võime kujutleda , et lüliti rezhiimi sisselülitatud olukorras jääb koormustakistusega järjestiku kanali takistus ja seetõttu sõltubki neelu ja lätte vaheline pinge transistori läbivast voolust Nimetatud põhjusel püütakse suurevooluliste väljatransistoride korral leida võimalusi ka-nali takistuse vähendamiseks, selleks otstarbeks kasutatakse indutseeritava kanaliga väl-jatransistore, kus on püütud tekitada võimalikult lühike voolu juhtiv kanal. Parimateks taolisteks transistorideks on D-MOSFET transistorid, mille kanali takistus võib olla 0,1 oomi ja vähem. See on eriti oluline suuremate voolude korral mitmesusgustes jõupooljuhtmuundites.
    Samal eesmärgil kasutatakse ka IGBT transistore, mille sisendi omadused sarnased väljatransistori omadega, väljundi omadused aga bipolaartransistoriga. Tema kasutamisel lüliti rezhiimis töötavates seadmetes on nende kasutegur parem kui MOS transistoride kasutamisel


    1.6. Transistori tööpunkti fikseerimine

    Tööpunkti fikseerimine on vajalik selleks, et määrata võimendusastme alalisvoolurezhiim. See on eriti oluline just võimendi re%u017Eiimis, sest tööpunkti fikseerimi-sega pannakse paika pinge ja voolu väärtused, millest alates signaali muutuste toimel hakkavad väljundvool ja väljundpinge muutuma. Tööpunkt valitakse arvestades signaali amplituudi nii, et signaali erinevatel hetkväärtustel ei tekiks transistori tüürimist ei küllas-tuse ega sulgere%u017Eiimi, millega kaasneksid mittelineaarmoonutused

    Rakenduselektroonika , Rakendus elektroonika , türistorid , Mitmeastemlised võimendid , Võimendid , Trafosidestus lõppvõimendi , Trafo , lõppvõimendi , Parasiitne tagasiside

    Mõisted


    Meedia

    Kommentaarid (0)

    Kommentaarid sellele materjalile puuduvad. Ole esimene ja kommenteeri


    Sarnased materjalid

    114
    doc
    Elektroonika alused
    50
    doc
    Rakenduselekroonika
    81
    doc
    Elektroonika aluste õppematerjal
    2
    doc
    Rakendus elektroonika 2 spikk
    2
    doc
    Rakendus elektroonika 3 spikk
    197
    pdf
    Elektroonika
    42
    doc
    Rakenduselektroonika konspekt
    1
    doc
    Rakendus elektroonika 1 spikk



    Faili allalaadimiseks, pead sisse logima
    Kasutajanimi / Email
    Parool

    Unustasid parooli?

    UUTELE LIITUJATELE KONTO MOBIILIGA AKTIVEERIMISEL +50 PUNKTI !
    Pole kasutajat?

    Tee tasuta konto

    Sellel veebilehel kasutatakse küpsiseid. Kasutamist jätkates nõustute küpsiste ja veebilehe üldtingimustega Nõustun