Presentasjon lastes. Vennligst vent

Presentasjon lastes. Vennligst vent

Kapittel 18 Grunnleggende diodekoplinger Revidert versjon 1. feb. 2012 T.Lindem Likeretter (Rectifier) – omforme AC til DC Rectifier (Likeretter) – en.

Liknende presentasjoner


Presentasjon om: "Kapittel 18 Grunnleggende diodekoplinger Revidert versjon 1. feb. 2012 T.Lindem Likeretter (Rectifier) – omforme AC til DC Rectifier (Likeretter) – en."— Utskrift av presentasjonen:

1 Kapittel 18 Grunnleggende diodekoplinger Revidert versjon 1. feb T.Lindem Likeretter (Rectifier) – omforme AC til DC Rectifier (Likeretter) – en diodekrets som omformer en AC til pulserende DC Filter – en krets som reduserer variasjonene i spenningen ut fra en likeretter Voltage Regulator – Spenningsregulator – krets som opprettholder konstant spenning (DC-out) Spenningen holdes konstant selv om belastningen endres (!)

2 Halvbølge likeretter – en diode er plassert i serie mellom en transformator og lasten ( mottakerkretsen ).  Positiv halvbølge likeretter – leverer en serie positive pulser  Negativ halvbølge likeretter – leverer en serie negative pulser Kapittel 18 Grunnleggende diodekoplinger

3 Helbølge likeretter – 2 dioder tilkoplet en sentertappet transformator Kapittel 18 Helbølge likeretter

4 Helbølge likeretter – uten sentertappet transformator, - men med 4 dioder Dette er den mest benyttede likeretterkopling. ( Sentertappet transformator er en kostbar komponent – dioder er billige ) Kapittel 18 Helbølge likeretter

5 Power Supply Filter – en krets som reduserer variasjonene I DC spenningen ut fra likeretteren. En stor kondensator koples parallellt med lasten = RC-filter Kapittel 18 Likeretter med filter ”Rippel” – ”Ripples” Ripples = krusninger. Rest av AC overlagret DC spenningen

6 Surge Current – ladestrøm til kondensatoren  I det øyeblikk dioden begynner å lede – og kondensatorspenningen er 0 volt – vil kondensatoren virke som en kortsluttning. Strømmen begrenses kun av: Motstanden i transformatorens sekundærvikling Motstanden i ledningene Den interne motstanden I dioden (Bulk resistance)  Ladestrømmen kan bli redusert hvis vi setter inn en spole i serie. Kapittel 18 Likeretter med filter

7 Transient beskyttelse  Transient – en meget rask endring i enten strøm eller spenning – Kan ødelegge halvlederkomponenter. Forekommer ofte som elektrostatisk utladning når man berører komponenter. Har du klær av syntetisk materiale kan du fort “lades opp” til spenninger på over 1000 volt. Det er viktig at du er “jordet” når du behandler transistorer og integrerte kretser !  Mange kretser må beskyttes mot overspenninger – til dette brukes diode“klippere”. Diode D 1 leder hvis input-signalet overstiger +5,7volt --- D 2 leder hvis input-signalet blir lavere enn - 0,7volt Kapittel 18 Klippere

8 Halvbølge “Voltage Doublers” Kapittel 18 Spenningsdoblere (Voltage Multipiers)

9 Kvadrupler Vi øker spenningen 4 ganger (4 kV -> 16 kV) De 2 figurene under viser samme krets – men tegnet opp litt forskjellig Kapittel 18 Spenningsdoblere (Voltage Multipiers) Neste - BJT

10 Transistorer – en alternativ presentasjon Dekkes delvis i boka Kap Temapunkter for de 3 neste ukene Beskrive struktur og virkningsmekanismer i bipolare junction transistorer (BJT) Forklare operasjonen til en BJT klasse A-forsterker Analysere klasse B - og klasse AB - forsterker Kort analyse av “bryterkretser” – switching circuits Beskrive strukturene og operasjonen til felteffekt transistorene JFET og MOSFET © Lindem 4. feb 2011

11 DC operasjon til en Bipolar Junction Transistor - BJT En BJT er bygget opp av tre dopede regioner i et halvledermateriale – separert med to pn-overganger (pn junctions) Disse regionene kalles Emitter, Base og Kollektor Det er to typer BJT-transistorer – avhengig av sammensetningen til de dopede områdene – npn eller pnp

12 DC operasjon til en Bipolar Junction Transistor - BJT Det er to halvlederoverganger – ( junctions ) - base - emitter junction og base - collector junction Uttrykket bipolar refererer seg til at både elektroner og hull inngår i ladningstransporten I transistorstrukturen. Skal transistoren virke som forsterker må de to overgangene ha riktig forspenning - Base - emitter (BE) junction er forspent i lederetning - Base - collector (BC) junction er forspent i sperreretning

13 DC operasjon til en Bipolar Junction Transistor - BJT nnp ++-- Emitter Base Kollektor Base-Emitter-dioden forspennes i sperreretning. Emitter-Base-dioden forspennes i lederetning V BE = 0,7 volt - elektroner strømmer fra Emitter inn i Basen - Basen er fysisk tynn – pga. diffusjon strømmer elektroner mot Kollektor. Elektronene er minoritetsbærere i et p-dopet materiale. Bare noen få elektroner vil rekombinere med hull - og trekkes ut som en liten strøm på base- ledningen. De aller fleste elektronene når ”depletion layer” på grensen mot Kollektor. Pga. E-feltet vil elektronene bli trukket over til kollektor, - hvor de fritt trekkes mot den positive batteripolen. I E = I B + I C

14 DC operasjon til en Bipolar Junction Transistor - BJT Under normale arbeidsforhold vil strømmene I C og I E variere direkte som funksjon av I B → I C = β ·I B Strømforsterkningen β vil være i område Base-Emitter JunctionCollector-Base JunctionOperating Region Reverse biased Forward biased Reverse biased Forward biased Cutoff Active Saturation Transistoren har 3 operasjons -”modi”

15 DC operasjon til en Bipolar Junction Transistor - BJT CUTOFF Begge diodene er koplet i sperreretning V CE = V CC (forsyningsspenning) SATURATION Begge diodene er koplet i lederetning V CE ~ 0,1 -0,2 volt ACTIVE Base – Kollektor -dioden i sperreretning Emitter – Base – dioden i lederetning

16 DC operasjon til en Bipolar Junction Transistor - BJT Forholdet mellom I E, I C og I B Kirchhoff : I E = I B + I C DC- strømforsterkning β : I C = β ·I B 50 < β < 300 For AC signaler brukes ofte betegnelsen h FE på β Straks base-emitter-dioden begynner å lede vil strømmen I C holde seg nesten konstant – selv om V CE øker kraftig. I C øker litt pga redusert tykkelse på base- område. Når V CE øker – øker tykkelsen på ”sperresjiktet” mellom basis og kollektor. Hvis sperresjiktet fyller hele basis opplever vi ”punch through” – gjennomslag.

17 Operasjon til en Bipolar Junction Transistor - BJT I transistorens aktive område vil kollektorstrømmen I C endre seg lite – selv om V CE øker kraftig. Strømmen bestemmes helt av base-emitter-dioden – og strømmen I B som trekkes ut på basen. ( laboppgave # 3 ) La transistoren arbeide i sitt aktive område. Velg arbeidspunkt midt på lastlinja.(Vcc/2). Se på figuren hvordan små strømendringer på basen gir store spenningsendringer over transistoren. ( Transistor – trans resistans – et uttrykk som forteller at komponenten kan betraktes som en variabel motstand.) Arbeidslinje - lastlinje

18 Bipolar Junction Transistor – BJT brukt som forsterker DC - beregning på en enkel transistorforsterker : Du har gitt en transistor med kjent strømforsterkning β Du velger V CC og I C Du beregner R C, I B og R B Kondensatorene stopper DC – men slipper AC - signalet igjennom Eksempel : Vi har en npn-transistor BC546 med strømforst. β = 100. Vi har et batteri på 9 volt ( V CC = 9 v ) Velger arbeidspunkt ved Vcc/2. Det betyr at V CE må være 4,5 volt Velger 1mA som kollektorstrøm.

19 Datablad for en Bipolar Junction Transistor – BC546 β Denne transistoren brukes på laben i FYS1210

20 En enkel BJT - transistor brukt som forsterker - temperaturproblemer Strømforsterkningen β vil endre seg med temperaturen. Det betyr at arbeidspunktet A vil flytte seg langs last linjen med temperaturen. A1 A3 A2 ICIC V CE Vi vil ha en krets hvor strømmen I CQ er mest mulig stabil – uavhengig av β Emitter motkopling - (neg. feedback)

21 En enkel BJT - transistor brukt som forsterker - temperaturproblemer Skal vi gjøre en kretsanalyse på denne kretsen må vi bruke Thevenin – se fig. under. Hvis β varierer fra 50 til 100 vil I CQ bare endre seg fra β = 50 → I CQ = 1,46 mA β = 100 → I CQ = 1,56 mA Endring på 6,8% - når β dobles Best stabilisering mot temperaturdrift og variasjoner i β får vi med en emittermotstand R E og i tillegg ”låse fast” spenningen på basen med en spenningsdeler - R 1 og R 2 ) (Denne koplingen har fått navnet Universal bias) Neste småsignalparametere

22 En enkel BJT - transistor brukt som forsterker - Hvor stor blir forsterkningen ? Vi ser på Småsignalmodeller Vi har sett hvordan vi vha. en emittermotstand kan stabilisere forsterkerens arbeidspunkt - Alle betraktninger så langt er gjort med en DC – modell av forsterkeren. ( En statisk beregningsmodell ) - Men hvordan virker forsterkeren for små signaler ? Vi erstatter det vanlige transistorsymbolet med en småsignalmodell – og signalstrømmer og spenninger angis med små bokstaver Mellom Base og Emitter ”ser” signalet en ”dynamisk” motstand r π (BE-dioden) – mellom Emitter og Collector finner vi en strømgenerator som leverer signalstrømmen i C. Denne strømmen bestemmes av transistorens transkonduktans g m r π og g m kalles småsignalparametere

23 ΔICΔIC ΔV BE ICIC V BE Småsignalparametere : g m og r π Transkonduktans - steilhet g m ( benevning Siemens ) Steilheten g m er gitt av tangenten til kurven for I C. Deriverer I C mhp. V EB Eksempel : Forsterkeren settes opp med I C = 2 mA - som gir

24 Småsignalparametere : g m og r π Dynamisk inngangsmotstand r π ΔICΔIC ΔV EB ICIC V EB Forholdet mellom ΔV EB og ΔI B kalles den dynamiske inngangsresistansen r π Kombinerer likning 1) og 2)

25 Transistorforsterker Vi beregner spenningsforsterkningen A V Gitt V CC =10volt Setter V C = 5volt Vi bestemmer at I C = 2mA


Laste ned ppt "Kapittel 18 Grunnleggende diodekoplinger Revidert versjon 1. feb. 2012 T.Lindem Likeretter (Rectifier) – omforme AC til DC Rectifier (Likeretter) – en."

Liknende presentasjoner


Annonser fra Google