docניתוח עקרוני של מגבר שרת – `א 14 הרצאה
download 
Report Transcription
ניתוח עקרוני של מגבר שרת – `א 14 הרצאה
הרצאה 14א' – ניתוח עקרוני של מגבר שרת Vcc=+15V Q10 Q11 Q9 Q8 Q14 4.5KΩ I Q13 Q12 25Ω I8 39KΩ )(- 7.5KΩ output Q3 Q1 )(+ 30pF Q2 Q4 50Ω I4 4 Q5 Q15 Q6 Q6 Q6 Q7 Q19 Q18 Q20 50KΩ 50KΩ Q16 Q17 Offset null 5KΩ 1KΩ Offset null 50KΩ 1KΩ VEE=-15V מבנה מגבר שרת 741 −Q1 , Q3מגבר הפרש בכניסה −Q2 , Q4המשך דרגת כניסה בצורת CB − Q15 , Q16 , Q17 ראי זרם כעומס אפקטיבי של מגבר ההפרש .מאפשר העתקת זרם הקולקטור המשוכפל Q8 , Q9 , Q10 , Q11 Q18 , Q19 − מקורות מסוג ראי זרם .מערכת משוב שלילי המספקת לדרגת הכניסה הדיפרנציאלית זרם קבוע. −Q5 , Q6מגבר אות קטן )דרלינגטון( −Q14 , Q7מגבר הספק מסוג AB −Q12מכפל VDליצירת סף הולכה במגבר הספק משה פורת פי דר הגנהעל טרנזיסטורי14א Q , Qהרצאה במוצא )בד"כ הם כמעט בקיטעון( קצר' מקרי בפני 13 20 בעריכת גלי גרנות2011 , - Cקבל קיזוז ליצירת קוטב נמוך. מטרת ההרצאה היא לסכם ולהראות כיצד מעגלים שנלמדו בקורס במהלך הסמסטר מתפקדים במעגל משולב של מגבר שרת. נתון כי לטרנזיסטורים . | VBE ,on |= 0.6 Voltעקב שילוב NPNו PNP-במעגל משולב אחד ,לאחד הסוגים מתקבלים ביצועים נמוכים יותר מבחינת ההגבר: β N = 100 βP = 4 0.6 v Q10 נסתכל על : I על נגד 39KΩנופל מתח של VR =30 − 0.6 − 0.6 =28.8Volt ולכן V 28.8 = = 785µ A R 39 K I Q19 =. I 0.6v הזרם Iמועתק ע"י 2מערכות המבוססות על ראי זרם. בגלל הנגד Rהמבנה של Q18,19איננו ראי זרם בסיסי .התקן זה I C18 Q18 Q19 I VBE נקרא "."Widlar current mirror הזרם הקבוע דרך הקולקטור של Q18מספק את זרם הבסיס לטרנזיסטורים Q2 , Q4 וכן לזרם הקולקטור של . Q9הטרנזיסטורים ) Q8 / Q9ראי זרם( ינסו להשוות בין הזרמים דרך קולקטור Q9וזרמי הקולקטור של ) Q2 Q4גורר זרמי בסיס קטנים ל ( Q2 Q4 ומכאן שאם הזרם בדרגת הכניסה גדל Q8 / Q9 ,ימשכו זרם מבסיסי Q2 Q4שיקטן ,מה שיגרום להקטנת זרם דרגת הכניסה )משוב שלילי(. נחשב ערכים אופייניים: VBE19 = VBE18 + I C18 ⋅ R כזכור: qVBE KT =I I ES ⋅ e C הרצאה 14א על פי דר' משה פורת בעריכת גלי גרנות2011 , I C18 ⋅ R q ⋅ I C 18 ⋅ R KT qVBE18 = I ES ⋅ e ⋅e KT qVBE19 KT I ≅ I C19 = I ES ⋅ e I C18 β n >> 1 q⋅ I C 18 ⋅ R KT נציב I I C18 ⋅ e = ונקבל I C18 = 19 µ A I = 785µ A טרנזיסטורים ) Q8 , Q9גם הם ראי זרם -כפי שציינו( בהם מתקיים , I C8 = I C9כי לשניהם אותו VBEבדיוק. = I E1 + I E3 C1 2 I C9 (1 + = β P I I =I ) = I C8 C9 E1 I E3 = I C3 β N >>1 I C8 βP I C9 βP עבור טרנזיסטורים : Q3 , Q4 I 8 = I C8 + I B8 + I B9 = I B8 = I B9 2 ⋅ I E1 = I E3 β P + 1 symetric β P + 1 + I E1 = I E3 2 ⋅ I E1 בצומת : (KCL) 4 I E1 = I4 βP +1 βP +1 I C9 + =I C 18 19 µ A אלה 2משוואות עם נעלמים . I C9 , I E1פותרים ומקבלים . I E1 = 11µ A עומס אקטיבי - Q15 , Q16 , Q17 Q15בהולכה נמוכה 9 µ A =I =I C C16 17 Q5 , Q6תצורת דרלינגטון .שני הטרנזיסטורים מחוברים כך שהזרם המוגבר דרך הטרנזיסטור הראשון מוגבר שוב ע"י הטרנזיסטור השני -מתקבל הגבר זרם גבוה: β N ⋅ ( β N + 1) ⋅ I B 5 = I C6כלומר הגבר של ( β N ) 2בקירוב. הרצאה 14א על פי דר' משה פורת בעריכת גלי גרנות2011 , Q5 I B5 Q6 ( β N + 1) ⋅ I B - Q7 , Q14מגבר CLASS ABעם Q12בתור מכפל . VD 4.5KΩ Q12מספק מתח קבוע בין הקולקטור לבין האמיטר שלו כמעט ללא תלות V בזרם העובר דרכו .זאת במקום שתי הדיודות המקובלות במגבר .AB 4.5 K + 7.5 K = V ( ⋅ 0.6 =) 0.96 Volt 7.5 K Q12 0.6v 7.5KΩ תפקיד - Q13מגבל זרם: VBEשל Q13נקבע על פי הזרם דרך . R= 25Ωכל עוד Q13 , 0.6 >> I L ⋅ 25כמעט איננו מוליך. כאשר הזרם ביציאה עולה ,לדוגמא עקב קצר מקרי ביציאה VBE ,של Q13 גדל ,ובערך כאשר 0.6הטרנזיסטור נכנס להולכה משמעותית .כלומר: = I L ⋅ 25 0.6 = 24mA 25Ω אז את זרם הבסיס של = ⇐ הטרנזיסטור Q13משמש כמגבל זרם כי זרם הקולקטור של Q13גוזל IL Q14ובכך מקטין גם את זרם האמיטר של . Q14המגבל גורם לזרם האמיטר של Q14להתייצב בערך על 24מילי-אמפר ,ובכך מונע נזק לדרגת היציאה של המגבר. גם Q20משמש להגנה. קבל קיזוז: נדרש שהמגבר יהיה בעל רוחב סרט צר כדי להימנע מחוסר יציבות בתצורת משוב שלילי. אפקט מילר מאפשר חיבור קבל קטן של בערך .30pFהקבל המשוקף לכניסה יראה גדול פי ).(1-A ⇐ קוטב בתדר נמוך .כך ההגבר בתדרים של שאר הקטבים של המגבר לא יהיה משמעותי ולא תהיה בעיה של הגעה לחוסר יציבות עקב מערכת המשוב. הרצאה 14א על פי דר' משה פורת בעריכת גלי גרנות2011 ,
