AE Trece Predavanje Compatibility Mode
-
Upload
enela-sefer -
Category
Documents
-
view
226 -
download
0
description
Transcript of AE Trece Predavanje Compatibility Mode
-
ANALOGNA ELEKTRONIKAANALOGNA ELEKTRONIKA
Tree predavanjeTree predavanjeVanr. prof. dr Abdulah Akamovi, dip.ing.el.
1
-
Radna taka i radna prava Radna taka i radna prava tranzistora u pojaavau u spoju ZEtranzistora u pojaavau u spoju ZE
R1 Rc
Ec
C
2
eg
Rg
R2 Re
Rp
C
-
Istosmjerni reimIstosmjerni reim
R1 Rc
Ec
1 1 2 2
2 2
1 2
0,6
c
be e e
b
b c e
c b
c c c e e ce
be
E I R I RI R U I RI I II I II IE I R I R UU V
= +
= +
= +
+ =
=
= + +
=
3
R2 Re
1( ) ( )
0,
0,
c c c e ce c c e ce
cce c cz
c e
c ce c
E I R R U I R R U
EU tranzistor u zasienju I IR R
I tranzistor ne vodi U E
+
= + + + +
= = =+
= =Uce
Ic
UceQ
IcQ
Icz
Ec
-
Zagrijavanje tranzistoraZagrijavanje tranzistora
Tranzistor u linearnom reimu disipira snagu.
( )
2 0
ce c
c c c e ce
c cece
c e
c ce
P U IE I R R U
E UP U
R RE UdP
=
= + +
=
+
= =
10
15
20
25 Ic(mA)
P(mW)
4
Navedena snaga se u vremenu prevodi u toplotu koju je potrebno dodatno odvoditi(montiranjem tranzistora na hladnjak) u okolni prostor. Za odvoenje toplote potrebna jerazlika temperatura tranzistora i okoline, T. Porast temperature tranzistora (TT) u odnosu natemperaturu okoline (T0) je proporcionalan disipiranoj snazi Pc i toplinskom otporu K.
2
max
2 0
, ,
2 2( ) 4( )
c ce
ce c e c e
c c cce c
c e c e
E UdPdU R R R R
E E EU I PR R R R
= =
+ +
= = =
+ +-5
0
5
0 2 4 6 8 10 12
Ec (V)
0
(1 1000) /T cT T T K P
K C W = =
=
-
Toplinski bijegToplinski bijeg
2
:
: ( )
1
ce c
c
ce
c
ce ce
c c c e ce
c cec
c e
c
Kriva snage P U IPI
UdI P
dU URadna prava E I R R U
E UI
R RdI
=
=
=
= + +
=
+
= Uce
Ic
Q(UceQ, IcQ)
5
1cce c e
dIdU R R
=
+Uce
2
2
max
:
, ( )
:
( ) ( )
, ,
2( ) 2 4( )
cece c ce c c e
c e
c c c e c c e
c c cc ce
c e c e
Poslije izjednaenja dobijenih koeficijenata se dobijeU
P U I U I R RR R
Uvrtavanjem u radnu pravu dobijemoE I R R I R R
E E EI U P P
R R R RMaksimum snage se dobije u ta
= = = ++
= + + +
= = = =
+ +
ki gdje se dodiruju radna prava i kriva snage
-
Ako sada pretpostavimo da je radna taka uQ1, porast temperature e dovesti dopoveanja Ic to e radnu taku udaljavati odkrive snage odnosno smanjivati zagrijavanjetranzistora, odnosno smanjiti struju Ic te ese ista vratiti u Q1:
-dolo je do samoregulacije.
Ako je radna taka u Q2 pri porastutemperature raste Ic, te se radna takapribliava krivoj snage i ukoliko u krugu nepostoje reaktivne komponente kretanjeradne take e uvijek biti ispod krive snage.
Ic
Q1
Q2
6
radne take e uvijek biti ispod krive snage.
Uce
Q2
Radnu taku treba birati tako da Uce bude manje
od Ec/2
Ukoliko u krugu postoje reaktivnekomponente dinamika radna prava moeimati vei nagib od statike te e pripozicioniranju radne take u Q2 radna takapremaiti krivu snage i nastaviti kretanje utom smjeru to e dovesti do pregaranjatranzistora.Ovaj efekat se zove TOPLINSKI BIJEG.
-
Proraun pojaavaaProraun pojaavaa
max
Pr :1. , ( , )
:
,
22. ,
,
cQ ceQ
cceQ cQ cQ
c e
c ceQc e
ceQ
oraun pojaavaaBira se radna taka po struji ili naponu I U
tako da budu zadovoljeni usloviEU I U P
Po osnovu izabrane struje odrede se R RE U
R RI
+ =
Ic
IcQ
Icz A
Q
7
c epri tome seodnos R i R bira priblin
1 2
1 2
21 2
1 1 22
3. ,
4.
,(1 ) ( )
cQb
be
b e ce
oiznosueljenog naponskog istosmjernog pojaanja
IZatim seodredi I kao
Na kraju seodrede R i R izR RE U
RI uz uslov R R R R
RR R RR
+
= + ++
+ +
UceUceQEc
B
-
Primjer 13. Neka je Ec=10V, =50, Pmax=50mW. Potrebno je odrediti vrijednosti otpora.
max
1 2
/ 2 5
10
500
100400
200
ce c
cce
c ceQ
cQ
e
c
cQb
U E VP
I mAU
E UR R
I
RR
II A
= =
= =
+ = =
= =
= =
8
1
2 2
2
1
200
(1 )(1 )
516965
b
be e b
e beb b
I A
E U R IR
R UI IR R
uz usvojeno R kdobijemo R
= =
+=
+ + +
=
=
-
Nestabilnost radne take tranzistoraNestabilnost radne take tranzistora
Promjena temperatureSa promjenom temperature mijenja se inverzna struja zasienja pn spoja. Kod tranzistora su dva pn
spoja, u aktivom reimu jedan direktno polarisan, drugi inverzno, spoj BC. Sa promjenomtemperature mijenja se njegova inverzna struja zasienja Ico (struja kolektora pri otvorenomemiteru, o - Open). U baznom krugu mijenja se napon Ube koji odreuje ulaznu karakteristikutranzistora (struju Ib). Promjena ovog napona je priblino 2,3mV/C.
Starenje tranzistoraParametri tranzistora se mijenjaju starenjem, kao posljedica degradacije kristala, promjeneParametri tranzistora se mijenjaju starenjem, kao posljedica degradacije kristala, promjene
raspodjele primjesa, promjene geometrije pn podruja.
Promjena napona napajanja
Varijacija parametara tranzistora istog tipa pri proizvodnjiFaktor strujnog pojaanja u spoju sa zajednikim emiterom se kao kataloki podatak nalazi u dosta
irokom opsegu, zbog nemogunosti precizne kontrole proizvodnog procesa.
ZraenjaAko se elektroniki sklop u radu nalazi u prostoru sa intenzivnim zraenjima doi e do promjene
karakteristika tranzistora usljed djelovanja zraenja na pn spojeve tranzistora.
9
-
Stabilizacija radne take tranzistoraStabilizacija radne take tranzistora
Na promjenu radne take najvei uticaj ima temperatura. Usljed promjene temperature mijenjaju se: Ic0, Ube,
Zato je promjena radne take izraena kroz promjenu struje kolektora funkcija tri promjenjive:
Promjena struje Ic se moe prikazati kao totalni diferencijal ove funkcije, tj.
0( , , )c c beI f I U =
I I I
Za praktine primjene umjesto totalnog diferencijala posmatraju se parcijalni izvodi po svakoj promjenjivoj koji se oznaavaju kao S, S1 i S2:
10
00
c c cc c be
cb be
I I IdI dI dU dI U
= + +
0
1
2
c
c
c
be
c
dISdIdISUdISd
=
=
=
-
Uticaj temperature na iznos IUticaj temperature na iznos Ico co , U, Ubebe i i 0
100( ) ( ) 2
T T
s sI T I T
=
Eksperimentalna mjerenja su pokazala da se inverzna struja zasienja u okolini sobnetemperature priblino udvostruava na svakih 10 C
Analiza promjene napona Ube sa promjenomtemperature pokazuje da se isti mijenja za 2,3 mVpo stepenu C (opada sa porastom temperature). Zapraktine proraune uzima se 2mV, tj:
2beU mV C
11
2beU mV CT
*Preuzeto iz: Radivoje uri, Osnovi elektronike, 2010.
Analiza promjene koeficijenta strujnogpojaanja sa promjenom temperaturepokazuje da se isti mijenja za 0,7%.
/ 0,7% CT
=
-
Inverzna struja zasienjaInverzna struja zasienja
Inverzna struja zasienja Ico koja se pojavljuje kao posljedica djelovanja termike energije idovodi do proticanja struje na pn spoju kao struje manjinskih nosilaca. Ova struja ima uticajana rad tranzistora u smislu temperaturne osjetljivosti istog, te je pri toj analizi treba uzeti uobzir. U aktivnom podruju spoj kolektor emiter je inverzno polarisan te se ova struja razmatra iobiljeava se kao Ico (o open emiter).
12
'
'
e c b
c c co
c e
I I I
I I I
I I
= +
= +
=Ib
Ic
Ie
Ico
1 1
1 1
coc b
b coe
II I
I II
= +
= +
1
= +(1 )(1 ) (1 )
c co b
e b co
I I II I I
= + +
= + + +
-
IIcc=f(I=f(Icoco,U,Ubebe,,))R1
R2
Rc
Re
Ec
1 1 2 2
2 2
1 2
(1 )
c
be e e
b
b c e
c co b
E I R I RI R U I RI I II I II I I
= +
= +
= +
+ =
= + +
1 1
12 2
1 1
c be e e
be ee b
e c co
E I R U I RU R
I I IR R
I I I
= + +
= + +
+ +=
13
11 1 1
2 2
1 2 1 21 2 1 1
2 2 2
(1 )
( ) ( ) (1 )1 1
ec be e c co be e e
e ebe c co c co
R RR R RE U I I I U I R
R RR R R R R RR R R RU I I I I
R R R
+= + + + + =
+ ++ ++ += + +
11 21
2 2
1 1
2
1( )1( )
1
ec be e co
ce
e
R RR RE U R R IR R
IR R R RR
+ + + + +
=
++ +
+
-
S=dIS=dIcc/dI/dIcoco
11 21
2 2
1 1
2
11
1( )1( )
1
( )(1 )
ec be e co
c
eco coe
ee
R RR RE U R R IdI R RdS
R R RdI dI RR
R RR R
R R R R R R
+ + + + +
= = =+
+ + +
+ ++ + +
14
11 1 2 22
1 21 1 1 1 2 2
2
( )(1 ) ( , , , )(1 ) (1 )1
ee e
ee e e
e
R RR R R R R RR f R R R
R R R R R R R R RRR
+ ++ + +
= = =
+ + + ++ ++
-
RR22, R, Ree00
RcR1
Ec
15
2
11
2, 0 1 1
2
lim ( ) 11
e
ee
c
R R ecoe
R RR R
dI RSR R RdI RR
+ +
= = = ++ +
+
-
RRee00
11
20 1 1
2
lim ( ) 11
e
ee
c
R ecoe
R RR R
dI RSR R RdI RR
+ +
= = = ++ +
+
RcR1
Ec
16
2 1R +R2
-
RR22
RcR1
Ec
2
11
2
1 1
2
11
lim ( )1
1Re(1 ) (1 )(1 )
ee
c
R ecoe
e
R R R RdI RS
R R RdI RR
RR R
RR R
+ +
= = =
+ ++
++= + = +
+ +
17
RcR1
Re
11(1 ) (1 )(1 ) 1e
e
RR RR
= + = +
+ + + +
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
0 50 100 150 200
S
R1/Re
(=20)
-
Spoj sa djeliteljem u krugu baze i RSpoj sa djeliteljem u krugu baze i Ree
R1
R2
Rc
Re
Ec
Rc
Rt
Ec
Re
Et
2 1 2
1 2 1 2,t c t
R R RE E R
R R R R= =
+ +
t b t be e eE I R U I R= + ++ = 1
t b t be e eE I R U I RI
= + +
+
18
R2 Re Re
1R(1 ) (1 )(1 ) 1
t
c t e e
tco t e
e
RdI R RS
RdI R RR
++
= = + = ++ + + +
(1 )(1 ) (1 )
b c e
c co b
e b co
I I II I II I I
+ =
= + +
= + + +
1
1 1
cb co
e c co
II I
I I I
+=
+ +=
(1 ) (1 ) (1 )t t e et c co be c co
R R R RE I I U I I
+ + += + +
1( )1( )
1
t be e t co
ct
e
E U R R II
R R
+ + +
=
++
+
-
Primjer 14. Odrediti faktor stabilnosti S i promjenu struje Ic pri promjeni temperature od25C do 75C za tranzistor koji pri 25C ima Ico 0,1nA i =50 ako je:a) R1/Re=100, R2b) R1/Re= 10 , R2c) R1/Re=0,1 , R2
Rjeenje:Struja Ico na 75 C iznosi:
a)Faktor stabilnosti S iznosi:
75 259 5 910(75 ) (25 ) 2 0,1 10 2 3,2 10 3,2co coI C I C nA
= = = =
11 R+
19
Sada je:
Analogno za
b)
c)
1
1
1 1 100Re(1 ) 51 34,1151 1001
c
co
e
RIS
R IR
+ +
= + = = =+ + +
34,11 3,2 108,8c coI S I nA nA = = =
9,3 3,2 29,76c coI S I nA nA = = =
9,3 3,2 3,51c coI S I nA nA = = =
-
S1=dIS1=dIcc/dU/dUbebe
11 21
2 2
1 1
2
1 2
1( )1( )
1
( )(1 )
ec be e co
c
ebe bee
R RR RE U R R IdI R RdS
R R RdU dI RR
R RR R R
+ + + + +
= = =+
+ + +
+
+ +
20
2 1 21 2
1 1 1 1 2 2
2
( )(1 ) ( , , , )(1 ) (1 )1
ee e e
e
R R R f R R RR R R R R R R R RRR
+ += = =
+ + + ++ ++
-
RezimeRezime
Izbor statike radne take je vrlo vaan kod projektiranja pojaala
Maksimum iskoritenja promjene ulaznog napona, bez generiranjaizoblienje zahtjeva pozicioniranje radne take na sredini radneprave
Na stabilnost radne take najvei uticaj ima temperatura
Usljed promjene temperature mijenjaju se Ico, Ube, Usljed promjene temperature mijenjaju se Ico, Ube, Porastom temperature raste Ico, udvostrui se na svakih 10 C
Porastom temperature smanjuje se Ube, 2mV po C
Toplinski efekat ograniava poziciju radne take na iznos do Ec/2 poUce
Uvoenje Re otpora e znaajno stabilizirati radnu taku, ali esmanjiti i strujno i naponsko pojaanje, poveati ulazni otpor
21