CEF-curs6

3. Reacia negativ Reacia este o tehnic de circuit, care modific proprietile amplificatorului, n sensul dorit de proiectant. Reacia negativ i reacia pozitiv au efecte contrare i snt folosite n categorii diferite de aplicaii.

3.1 Proprietile circuitelor cu reacie negativ Ideea fundamental a circuitelor cu reacie negativ este ca mrimea de intrare n amplificatorul de baz s in cont de valoarea obinut la ieire. n acest fel, apare la intrare informaia legat de orice perturbaie sau abatere parametric, care permite corectarea efectului respectivei perturbaii. Cea mai simpl structur este cea din figura 3.1, n care mrimea aplicat la intrarea amplificatorului de baz este diferena dintre semnalele de intrare i ieire, numit eroare.

Figura 3.1: Schema bloc a unui circuit cu reacie Amplificarea. Pentru simplitate, se neglijeaz dimensiunile fizice ale mrimilor (curent sau tensiune) i aspectele legate de impedane. Se folosete ipoteza de unilateralitate. Parametrii circuitelor snt amplificarea a (amplificatorul de baz, calea direct) i factorul de transfer al circuitului de reacie f. Mrimile care intervin n calcul snt: semnalul de intrare, cel de ieire, de reacie i de eroare. Semnele la comparator snt importante, aa cum se va vedea. Au loc relaiile:

2

3xx

a =

3

4xx

f = 412 xxx =

Rezult: , de unde valoarea amplificrii, cu reacie: )( 313 fxxax =

afa

xx

A +== 113 (3.1)

Pentru domeniul frecvenelor medii i comportare nereactiv a circuitelor, produsul af este numr real i este numit transmisia pe bucl: T=af. Prin definiie: - dac 0>af , atunci reacie negativ - dac 0

fapt, acesta este preul (foarte mic) pltit pentru celelalte proprieti ale amplificatorului cu reacie negativ. Pe de alt parte, din aceeai relaie (3.1) se deduce c amplificatorul cu reacie este mai puin afectat de pertrubaii sau dispersia parametric, dect amplificatorul de baz (fr reacie). Prin derivare, se ajunge la relaiile:

daaf

afafdA2)1(

1

++=

ada

afda

aaf

afAdA +=

++

=1

11

)1(

12

(3.2)

Se observ c amplificarea cu reacie negativ A este mai puin sensibil la perturbaii de 1+af ori, fa de amplificarea a. Aceast proprietate este valabil, oricare ar fi originea perturbaiilor (abateri parametrice, dispersia componentelor, temperatur etc.). Exemplu numeric: dac af=99, iar a sufer o variaie de 10% , variaia lui A este de 0,1%. La limit, dac se ntmpl ca transmisia pe bucl s fie foarte mare, indiferent de condiii, atunci amplificarea cu reacie devine independent de a i depinde numai de circuitul de recie. Analitic:

fAaf 11 =>> (3.3)

Afirmaia de mai sus duce la dou ntrebri: - De ce am dori ca amplificarea s depind numai de circuitul de reacie? - Este plauzibil ca amplificarea A s nu mai depind de a, tocmai cnd ne strduim ca a s aib

valori foarte mari? Rspunsul la prima ntrebare este legat de existena perturbaiilor, zgomotului, dispersiei parametrice etc. n timp ce amplificatorul de baz este afectat de toate aceste fenomene, circuitul de reacie poate fi realizat numai din 1-2 rezistoare, care se pot alege cu toleran foarte mic i (practic) nu sufer nici o abatere. Rezultatul este c obinem o valoare stabil a amplificrii A, chiar dac a sufer abateri. Rspunsul la a doua ntrbare ar putea fi explicat intuitiv, dar este un exemplu de situaie n care modelul matematic este mai gritor dect orice explicaie! Diminuarea distorsiunilor neliniare: se ntmpl tot datorit desensibilizrii amplificrii (dar afirmaia nu este valabil la saturaie!).

Figura 3.2: Caracteristicile intrare-ieire ale amplificatorului fr reacie i amplificatorului cu reacie negativ

Exemplu numeric: un amplificator are caracteristica intrare-ieire din figura 3.2, valorile amplificrii fiind constante pe poriuni: Fr reacie: 2001 =a , , 1002 =a 03 =a Presupunem c se aplic reacie negativ, cu factorul de reacie: f=1/5.

Laureniu Frangu, Circuite Electronice Fundamentale 2008 63

Se obin amplificrile cu reacie: 88,41 =A , 76,42 =A , 03 =A Se constat c amplificarea cu reacie variaz mult mai puin dect cea fr reacie, reducnd neliniaritatea. Afirmaia nu este valabil pentru poriunea din caracteristic n care amplificatorul este saturat. Acolo amplificarea va fi mereu 0 (evident, transmisia pe bucl este tot 0, deci nu exist efect ameliorator al reaciei negative). Banda de trecere Se demonstreaz c amplificatorul cu reacie negativ area band mai larg dect amplificatorul de baz. Pentru amplificatoarele de c.a., ambele limite ale benzii beneficiaz de aceast proprietate (pentru amplificatoarele de c.c., numai limita de sus poate fi deplasat, ntruct limita de jos este 0Hz).

Pentru limita de sus a benzii, se modeleaz amplificarea fr reacie prin: Tj

aja += 1)( , unde

Ts1= este pulsaia limit de sus a benzii de trecere a amplificatorului. Rezult:

afTjaf

a

fTj

aTj

a

jA

+++=++

+=1

1

11

11

1)(

. (3.4)

n relaia de mai sus, afa+1 este valoarea din band a amplificrii (cunoscut din relaia (3.1)), iar

noua pulsaie limit este: )1( afss += . Caracteristicile de frecven snt prezentate n figura 3.3. Concluzie: a crescut banda de cte ori a sczut amplificarea (acesta este enunul unei teoreme: teorema deplasrii polului).

Figura 3.3: Aspectul caracteristicilor de frecven, la limita de sus La limita de jos a benzii are loc o comportare similar (vezi figura 3.4), n sensul c limita de jos a benzii a sczut de cte ori a sczut amplificarea.


Figura 3.4: Aspectul caracteristicilor de frecven, pentru un amplificator de c.a., cu reacie negativ Modificarea impedanelor Impedanele de intrare i de ieire se modific, n sensul apropierii de un amplificator ideal. Tratare n subcapitolul 2. - La comparare de curent, impedana de intrare scade (intrarea n amplificator devine scurtcircuit

pentru generatorul de curent) - La comparare de tensiune, impedana de intrare crete (intarea n amplificator las n gol

generatorul de tensiune) - La eantionare de curent, impedana de ieire crete (ieire echivalent cu un generator de curent) - La eantionare de tensiune, impedana de ieire scade (ieire echivalent cu un generator de

tensiune). (se vor demonstra) Rejecia semnalelor parazite (mbuntirea raportului semnal/zgomot)

Figura 3.5: Circuite n care apare zgomot electric Zgomotul electric este manifestarea mai multor fenomene care duc la contaminarea semnalului de ieire din amplificator cu variaii independente de semnalul original. Exemple: fitul care se aude la nregistrrile pe band, brumul din amplificatoarele alimentate la reea, perturbaiile suprtoare din semnalul vocal telefonic etc. n funcionarea amplificatorului, zgomotul se poate suprapune peste semnalul de intrare sau poate interveni n interiorul circuitului. Indiferent de situaie, se poate crea un circuit echivalent, n care zgomotul s apar la intrare, ca n figura 3.5a. De regul, dorim ca semnalul de ieire s fie ct mai puin afectat de zgomot. Raportul semnal/zgomot este o msur a perturbrii semnalului util. Pentru circuitul fr reacie (figura 3.5a): )( zis uuau += . Raportul semnal/zgomot la ieire este:

iz

i

z

i

o NS

uu

auau

NS

===

(3.5)


Relaia de mai sus arat c, dac amplificatorul nsui nu este generator de zgomot, raportul semnal/zgomot de la ieire este egal cu cel de la intrare. Pentru amplificatorul cu reacie negativ i zgomot aplicat la intrare se obine acelai rezultat (n calculul de mai sus nu a intervenit n nici un fel structura amplificatorului, cu sau fr reacie), ceea ce pune sub semnul ntrebrii utilitatea reaciei, n aceast problem. Totui, dac putem crea o structur ca cea din figura 3.5b, n care primul amplificator nu este afectat de zgomot, rezultatul se schimb semnificativ. Au loc relaiile:

faaa

ufaa

aauu zis

21

2

21

2111 +++=

z

i

o uau

NS 1=

. (3.6) Se vede c raportul semna/zgomot la ieire este mbuntit de a1 ori, fa de cazul fr reacie (relaia (3.5)). Caz tipic de aplicare a acestei structuri: amplificatoarele de putere, afectate de zgomotul de la alimentare, care snt precedate de un preamplificator cu zgomot mic.

3.2 Topologiile circuitelor cu reacie. Determinarea proprietilor La intrare se compar semnalul de intrare cu semnalul de reacie. Variante topologice: - compararea curenilor n nod (paralel), figura 3.6a (ecuaia Kirchhoff I) - compararea tensiunilor pe bucl (serie), figura 3.6b (ecuaia Kirchhoff II)

Figura 3.6: Topologii ale comparrii La ieire se eantioneaz semnalul de ieire (echivalent: se msoar). Variante topologice: - eantionarea curenilor pe bucl (serie, ca montarea ampermetrului), figura 3.7a - eantionarea tensiunilor n nod (paralel, ca montarea voltmetrului), figura 3.7ba

Figura 3.7: Topologii ale eantionrii semnalului de ieire Rezult patru topologii posibile: 1. Eantionare pe bucl i comparare n nod (sau: reacie de curent - paralel) 2. Eantionare pe bucl i comparare pe bucl (sau: reacie de curent - serie) 3. Eantionare n nod i comparare n nod (sau: reacie de tensiune - paralel) 4. Eantionare n nod i comparare pe bucl (sau: reacie de tensiune - serie)


Aamplificatorul cu eantionare n nod i comparare n nod Ca exemplu se analizeaz amplificatorul cu eantionare n nod (tensiune) i comparare n nod (curent). Pentru celelalte topologii analiza decurge la fel, dar ele mai pun o problem suplimentar (n amplificatoarele moderne), care va fi tratat n subcapitolul urmtor. Scopurile analizei: - determinarea amplificrii, a impedanei de intrare i a impedanei de ieire - exprimarea amplificrii n forma determinat n subcapitolul 3.1, dar innd cont de impedane. Modelul folosit: Cuadripoli cu parametri y. A fost ales doar pentru comoditatea nsumrii curenilor n cele dou noduri, dar orice alt model trebuie s conduc la acelai rezultat, deoarece toate modelele liniare snt echivalente.

Figura 3.8: Modelul circuitului cu reacie, n topologia nod-nod Au loc relaiile (Kirchhoff I n cele dou noduri):

)( ofiagisrasffg yyYUUyUyI ++= (3.7) 0)( =++++ ifoassirfifa yyYUUyUy (3.8)

Se fac notaiile:

ofiag yyYY ++=1 , adic admitana cumulat ntre nodurile de la intrare ifoas yyYY ++=2 , adic admitana cumulat ntre nodurile de la ieire

Prin eliminarea tensiunii de intrare: rffa

si yyY

UU +=2

)( 21rffa

raffsg yyY

YyyUI +++=

21

2121 )(1

1

YYyy

yy

YYyy

yyYY

yyIU

rffaraff

rffa

rffaraff

g

s++

+=

++=

Cu notaiile: 21YYyy

a rffa+= i ffra yyf += , rezult:

afaA += 1 . (3.9)


Dar relaia (3.9) nu este ntrutotul similar cu (3.1), deoarece: factorul de reacie depinde de amplificatorul de baz, amplificarea depinde de circuitul de reacie i de admitanele de generator i de sarcin. Se fac urmtoarele ipoteze, valabile n orice amplificator cu reacie, care are cel puin dou etaje de amplificare cu tranzistoare: - amplificarea este realizat de amplificarea de baz (nu de circuitul de reacie): || ; || rffa yy >>- reacia negativ se realizeaz prin circuitul de reacie, nu prin transferul invers al

amplificatorului: || ; || ffra yy > , din care || (condiie care se pune i la amplificatoare selective, pentru independena ntre circuitele de la intrare i de la ieire).

|| 21YYyy rafa

Calculul amplificrii: formula simplificat corespunde cu circuitul echivalent din figura 3.10 (s-au ataat admitanele de intrare i ieire ale circuitului de reacie). Circuitul pentru calculul amplificrii de baz nu exist fizic, este doar un amplificator folosit pentru calcul (fictiv).

Figura 3.10: Circuitul amplificator de baz n concluzie, calculul amplificrii se deruleaz astfel: - se determin f, admitana de transfer direct a circuitului de reacie (conform cu definiia):

curentul de scurt la ieirea sa, mprit la tensiunea cu care a fost atacat; - se determin admitanele de intrare i ieire ale circuitului de reacie (conform cu definiia) i se

redeseneaz amplificatorul ncrcat cu aceste admitane (amplificator de calcul); - se calculeaz amplificarea amplificatorului de calcul;

- se calculeaz amplificarea cu reacie, cu formula general: afaA += 1

- se observ c amplificarea pe calea direct are dimensiunea unei impedane, factorul de reacie are dimensiunea unei admitane, transmisia pe bucl este adimensional iar amplificarea cu reacie are dimensiunea cii directe (transimpedan).

Pentru calculul admitanelor de intrare i de ieire ale amplificatorului cu reacie, se scrie ecuaia n nodul de intrare:

2

1)()(Y

UyyUyyUyUyyI ifaffiofiasffiofiai++=++=

Se fac notaiile: ofiai yyY += , adic admitana de la intrarea amplificatorului de calcul

02

===

gYi

fffa TYYyy

T , adic transmisia pe bucl, calculat pentru generator ideal.

Admitana de intrare a amplificatorului cu reacie devine:

)1())(

1)((2

, TYYyyyy

yyY iofia

faffofiari +=+

++= (3.12) Similar se calculeaz admitana de ieire, la bornele sarcinii. Se folosete schema circuitului n care generatorul a fost pasivizat (figura 3.11).


Figura 3.11: Circuit pentru calculul admitanei de ieire Ecuaia curenilor n nodul de ieire:

1

2222 )()( Y

UyyyyUUyyyUI fffaifoaifaifoa

++=++= Se fac notaiile:

ifoao yyY += , adic admitana de la ieirea amplificatorului de calcul;

01

===

sYo

fffa TYYyy

T , adic transmisia pe bucl, calculat n absena sarcinii

Admitana de ieire a amplificatorului cu reacie devine:

)1())(

1)((1

, TYyyYyy

yyY oifoa

fffaifoaro +=+

++= (3.13) n concluzie, calculul impedanelor decurge astfel: - pe acelai amplificator de calcul se determin admitana de intrare, iY i admitana de ieire,

oY (se consider prezena sarcinii, respectiv a generatorului) - se recalculeaz amplificarea pentru generator ideal, respectiv fr sarcin, din care se calculeaz

transmisiile pe bucl corespunztoare - admitana de intrare a amplificatorului cu reacie se determin prin nmulirea admitanei iY cu

T +1 - admitana de ieire a amplificatorului cu reacie se determin prin nmulirea admitanei oY cu

T +1 . - se constat c impedana de intrare scade, acolo unde s-a efectuat comparaie de cureni, iar

impedana de ieire scade, acolo unde s-a eantionat tensiune. Intrarea evolueaz spre intrare ideal de curent iar ieirea spre un generator ideal de tensiune.

Metoda general (orice topologie) Prin calculul de mai sus, a fost determinat amplificarea transimpedan, cu reacie. Pentru celelalte topologii, se folosesc scheme i calcule asemntoare (modele cu ali parametri de cuadripol). O formulare general a metodei de calcul al amplificrii i impedanelor: - Se separ circuitul de reacie de amplificatorul de baz i se identific tipul de eantionare i de

comparare - Se determin factorul de transfer direct al circuitului de reacie, f: mrimea de ieire a circuitului

de reacie, mprit la mrimea de intrare, n condiiile unei ieiri nencrcate (scurtcircuit dac se compar curent sau gol dac se compar tensiune)

- Se determin impedana de intrare a circuitului de reacie: impedana vzut dinspre intrare, cu ieirea nencrcat

- Se determin impedana de ieire a circuitului de reacie: impedana vzut dinspre ieire, cu intrarea pasivizat


- Se redeseneaz amplificatorul de calcul al cii directe, din amplificatorul de baz, ncrcat cu impedanele de intrare i ieire ale circuitului de reacie

- Se determin amplificarea pe amplificatorul de calcul (mrimea de ieire este cea eantionat, mrimea de intrare este cea supus comparaiei)

- Se calculeaz transmisia pe bucl, apoi amplificarea cu reacie - Se calculeaz variantele T i T ale transmisiei pe bucl (cu generator ideal, respectiv fr

sarcin) - Se calculeaz impedanele de intrare, respectiv de ieire, ale amplificatorului cu reacie, folosind

transmisiile pe bucl anterioare. Cele dou impedane se modific n sensul apropierii de un amplificator ideal (intrare i ieire de dimensiunile mrimilor comparate, respectiv eantionate).

Metoda de analiz prezentat este util din mai multe motive: - Metoda scoate n eviden care snt elementele determinante ale parametrilor cutai, nainte de

rezolvarea ecuaiilor. - n loc s se rezolve sistemul de ecuaii al circuitului cu reacie, se rezolv sistemul de ecuaii al

unui circuit fr reacie, pe baza cruia se creaz un model simplu. La modificarea impedanelor externe, nu mai este necesar rezolvarea repetat a sistemului de ecuaii, ci se folosete modelul.

- Metoda permite evaluarea rapid a amplificrii i impedanelor, n cazul cnd transmisia pe bucl este suficient de mare.

3.3 Exemple de circuite de reacie, n diverse topologii n scopul micorrii influenei dispersiei parametrilor, reeaua de reacie se alege numai cu componente pasive, de regul este reea rezistiv. Soluii tipice de reea de reacie snt prezentate n figurile 3.12-3.15 (sgeata arat sensul propagrii informaiei).

Figura 3.12: Reacie de curent - serie

RIU

fI

===01

2

2

RIU

ZI

if ===01

1

2

RIU

ZI

of ===02

2

1

Figura 3.13: Reacie de tensiune - paralel

RUI

fU

1

01

2

2

===

RIU

ZU

if ===01

1

2

RIU

ZU

of ===02

2

1


Figura 3.14: Reacie de curent - paralel

21

2

01

2

2RR

RII

fU +

===

2101

1 ||2

RRIU

ZU

if ===

2102

2

1

RRIU

ZI

of +===

Figura 3.15: Reacie de tensiune - serie

21

1

01

2

2RR

RUU

fI +

===

2101

1

2

RRIU

ZI

if +===

2102

2 ||1

RRIU

ZU

of ===

3.4 Exemplu de aplicare a metodei de analiz simplificate

Figura 3.16: Amplificator cu reacie negativ de tensiune i comparare de cureni Amplificatorul din figura 3.16 are reacie. Reacia este negativ, la frecvene medii, ntruct prezint trei inversri de faz pe bucl. Se eantioneaz tensiune (n colectorul lui T3, n paralel cu sarcina) i se compar curent (n nodul din baza lui T1). Circuitul echivalent de c.a. (sursa i condensatoarele snt scurtcircuite):

Figura 3.17: Circuitul echivalent de c.a.


Cuadripolul de reacie (figura 3.18) este identic cu cel din figura 3.13.

RU U 01 2 =

If 12 == , RUzif == 1I U =01 2, RUzof == 2I U =02 1

Figura 3.18: Cuadripolul de reacie Mrimea de ieire a circuitului de reacie este curentul injectat n baza lui T1, deci I2. Mrimea de intrare n circuitul de reacie este tensiunea eantionat n colectorul lui T3, adic U1. Pentru circuitul de reacie, ieirea n curent nencrcat nseamn scurtcircuitarea generatorului I2, deci U2=0. Pasivizarea intrrii n tensiune nseamn U1=0.

Figura 3.19: Amplificatorul de calcul Amplificarea transimpedan a amplificatorului de calcul:

3211

uuug

be

g

oz AAAI

UIUa ==

igiBofgg

be hRhRzRI

U|||||||| 1

1 =

Ci

Cf

i

Ciff

i

io

CB

uu RhRh

hRhhh

h

hh

RRAA +===

||||1||||

11

21

12

i

sCfu h

RRhA ||3 = Amplificarea transimpedan depinde de Rg i Rs. Chiar pentru valori mici ale acestora, se obine o transmisie pe bucl mare. Spre exemplu, pentru Rg=5k i Rs=1k, rezult az= 200M, de unde T=100. n aceste condiii, Az=1/f= 2M Pe amplificatorul de calcul:

k3,5|||| == iofBii hzRhZ k10|| == CifCo RzRZ (n calculul amplificrii i al impedanelor s-a neglijat impedana de ieire a tranzistorului)

Impedana de intrare depinde de (dac k ), deci 200| >= gRTT 1>sR sRImpedana de ieire depinde de (dac ), deci 1000| >= sRTT k5>gR gRAmbele valori snt plauzibile n practic i determin un amplificator transimpedan aproape ideal.


n analiza de mai sus a fost ignorat un element important: posibilitatea ca circuitul s oscileze, la frecvene mari, datorit defazajelor introduse de tranzistoare. Aceast chestiune va fi analizat n detaliu n cursul de Circuite Integrate Analogice (sem. 5).

3.5 Problema punctului de mas Toate topologiile care conin o bucl (figurile 3.6b i 3.7a) creaz urmtoarea problem: ele pot funciona aa cum este prezentat n figurile menionate numai dac circuitul de reacie este izolat galvanic de amplificator. n amplificatoarele vechi de 50 ani se folosea cuplarea prin transformator (chiar i pentru amplificatoare de c.c., care se realizau cu modulare-demodulare), care asigura izolarea galvanic. Aceast tehnologie este scump i a fost abandonat pentru majoritatea aplicaiilor. Tehnologia actual folosete amplificatoare integrate, att n c.c. ct i n c.a., cuplarea fiind direct. Din acest motiv, apare urmtoarea conectare n amplificatorul cu reacei: - amplificatorul are un punct de mas, comun ntre intrare i ieire - reeaua de reacie este legat la acest punct de mas - generatorul i/sau sarcina snt legate la acelai punct de mas

Figura 3.20: Circuit cu reacie, a crui topologie conine cel puin o bucl Dac topologia reaciei cuprinde cel puin o bucl (vezi figura 3.20), circuitul nu poate folosi structura prezentat n figurile 3.6b i 3.7a, deoarece intrarea sau ieire circuitului de reacie va fi scurtcircuitat. Soluia problemei: nu se mai respect topologia standard n acea parte a circuitului care cuprinde bucl. Aplicarea teoriei reaciei trebuie fcut cu pruden. Cazul cnd se compar tensiune (bucl la intrare) - Soluia 1 Reacie adus n emitorul tranzistorului (vezi figura 3.21a), presupunem c reacia este negativ. Soluia se aplic indiferent de topologia de la ieire (n figur apare eantionare de tensiune). La acest exemplu de topologie, este comod folosirea parametrilor g pentru reeaua de reacie.

Figura 3.21: Soluie pentru compararea de tensiune


Schema echivalent de c.a. apare n figura 3.21b. n figura 3.22 apar scheme echivalente de semnal mic, ilustrnd modificrile de topologie care justific aplicarea metodei. Se face notaia rU pentru tensiunea de reacie, se modific poziia generatorului rU (circuit echivalent, nu modific rezultatul, singurele elemente neglijate snt admitana de ieire a tranzistorului i factorul de transfer invers, care se neglijeaz sistematic).

Figura 3.22: Circuite echivalente de semnal mic Parametrii amplificatorului cu reacie (amplificare i impedana de ieire) vor fi calculai cu metoda general, prezentat sintetic la sfritul subcapitolului 3.2. Impedana de intrare urmeaz alt cale, deoarece divizorul de polarizare nu este incus n bucla de reacie (prin redesenarea schemei, figura 3.22, se observ c rezistena divizorului este scoas n afara buclei de reacie.). Dei impedana la intrarea n tranzistor este foarte mare, datorit reaciei negative (comparare de tensiune): , impedana de intrare n amplificatorul cu reacie este mascat de divizorul de intrare: .

irTi ZZ =,12,12 || RZRZ rii =

Cazul cnd se compar tensiune (bucl la intrare) - Soluia 2

Figura 3.23: Amplificator cu comparare de tensiune, folosind AO Alt soluie a problemei punctului de mas, cnd se compar tensiuni: amplificatorul diferenial. Schema din figura 3.23 este standard pentru intrarea n tensiune, atunci cnd putem folosi un AO. Reeaua de reacie este identic cu cea din figura 3.15 i conduce imediat la valoarea amplificrii:


121RRAu += . Impedana de intrare este foarte mare (nu este afectat de topologia buclei). Toi

parametrii se calculeaz cu metoda general din subcapitolul 3.2. Cazul cnd se eantioneaz curent (bucl la ieire) Soluia aplicat n acest caz: reacie luat din emitorul tranzistorului (vezi figura 3.24). Presupunem din nou c reacia este negativ. Nu conteaz pentru analiz topologia de la intrare (n figur apare comparare de curent). La acest exemplu de topologie este comod folosirea parametrilor h pentru reeaua de reacie.

Figura 3.24: Soluie pentru eantionarea de curent

Figura 3.25: Schema echivalent de c.a. i schema echivalent de semnal mic Schema echivalent de c.a. i schema echivalent de semnal mic apar n figura 3.25. Parametrii amplificatorului cu reacie (amplificarea i impedana de intrare) se calculeaz cu metoda general, din subcapitolul 3.2. Impedana de ieire urmeaz alt cale, deoarece topologia este diferit de cea presupus atunci cnd a fost prezentat metoda de analiz. Redesenarea schemei din figura 3.25 pune n eviden c rezistena de colector a fost scoas n afara buclei de reacie. Impedana de ieire din tranzistor este foarte mare, datorit reaciei negative (eantionare de curent). Cu toate acestea, impedana de ieire a circuitului cu reacie nu este mare, deoarece este mascat de rezistena de colector:

ToZ ,ToZ ,

CCToo RRZZ = ||, . Exemplu de analiz a circuitului cu comparare de tensiune: schema din figura 3.26. Reacie negativ pe bucla: emitor T1, colector T1, baza T2, colector T2, divizorul R5-R4. Reacia funcioneaz numai n c.a. Se eantioneaz tensiune; se compar tensiune pe jonciunea baz-emitor a lui T1. Important de observat c R1 i R2 rmn n afara buclei de reacie. (De aici se poate deja anticipa c , chiar dac va fi mare, datorit reaciei.) 21, || RRZ ri 1,TiZLaureniu Frangu, Circuite Electronice Fundamentale 2008 76

Figura 3.26: Amplificator cu comparare de tensiune

Figura 3.27: Circuit echivalent de c.a. i reeaua de reacie

n figura 3.27a se observ circuitul echivalent n c.a. al amplificatorului. Pe reeaua de reacie detaat de amplificator (digura 3.27b) se calculeaz:

54

4

01

2

2RR

RUUf

I +==

= 54 RRzif += 54 || RRzof =

Figura 3.28: Amplificatorul de calcul

Pe amplificatorul de calcul din figura 3.28 se calculeaz:

400)1)(||( 1154 ++= ifia hhRRz k 2)(|| 546 =+= RRRzoa k

21 uug

i

g

ou aaE

UEU

a ==

iag

iagi zRRR

zRREU||||

||||

21

21+=

)1)(||()||(

1541

3211 ++

=fi

ifu hRRh

Rhha

2

5462

2

2

)||)(||||1(

i

so

f

u h

RRRRh

ha

+=


77||||

||||21

21

2121 +=== uuig

iuu

g

i

g

ou aaZRRR

ZRRaa

EU

EU

a

3,15= uafT 7,41 += TaA uu

Se observ c T nu este foarte mare, deci amplificarea nu se calculeaz cu relaia aproximativ.

riZ , beneficiaz de avantajul reaciei: =+= MTzZ iari 4,6)1(, , 59,79

02||1|| = =RRRgTT k2,2|||||| 21,21 === RRZRRZ rii

4,465

232 === sRTT TzZ oaro += 1, == 434,46

2,

kZ ro

Se observ c intrarea i ieirea au impedane convenabile, dar nu foarte departe de generator, respectiv sarcin, din cauz c T este modest. Concluziile acestui capitol: 1. Circuitele fr reacie negativ snt afectate de dispersia parametrilor i de perturbaii. 2. Pentru a obine un amplificator cu amplificare bine cunoscut, cu impedane i band

convenabile, este obligatorie folosirea reaciei negative! 3. Topologia trebuie aleas adecvat proprietilor dorite. 4. Calculul parametrilor circuitului cu reacie se face simplificat, ca n subcapitolul 3.2. 5. Atunci cnd topologia conine o bucl, una dintre impedane nu beneficiaz de avantajul reaciei

(excepie: amplificator de tensiune neinversor, cu AO).


3.1 Proprietile circuitelor cu reacie negativBanda de trecere

3.2 Topologiile circuitelor cu reacie. Determinarea proprietilorMetoda general (orice topologie)

3.3 Exemple de circuite de reacie, n diverse topologii3.4 Exemplu de aplicare a metodei de analiz simplificate3.5 Problema punctului de mas

CEF-curs6

Documents

Transcript of CEF-curs6