CAP. 1. GENERALITĂŢI (AMPLIFICATOARE DE AUDIOFRECVENTA) .. 4CAP. 1.1.    NOŢIUNI GENERALE .......................................................... 4CAP. 1.2.    CLASIFICAREA AMPLIFICATOARELOR ................................. 4CAP. 1.3.    AMPLIFICATOARE DE PUTERE ............................................ 6CAP. 1.4.    AMPLIFICATOR REALIZAT CU TRANZISTOR BIPOLAR ........... 8CAP. 1.5.    AMPLIFICATOARE DE PUTERE DE AUDIOFRECVENTA IN CONTRATIMP

..................................................................... 13

CAP. 1. GENERALITĂŢI (AMPLIFICATOARE DE AUDIOFRECVENTA)

CAP. 1.1. NOŢIUNI GENERALE

    Prin amplificare se întelege procesul de marire a valorilor instantanee ale unei puteri sau ale altei marimi, fara a modifica modul de variatie a marimii in timp si folosind energia unor surse de alimentare.     Dupa natura dispozitivelor utilizate in procesul de amplificare se poate vorbi de amplificare electrica, amplificare magnetica, amplificare electromagnetica si amplificare electronica. Circuitele de amplificare ce fac obiectul acestui capitol sunt circuite care amplifica electric prin semiconductibilitate daca sunt realizate cu tranzistoare bipolare sau amplifica electronic daca sunt realizate cu tuburi electronice.

    Amplificarea electrica se bazeaza pe proprietati electrice de material, iar cea electronica se bazeaza pe modificarea intensitatii unui curent de electroni prin variatia tensiunilor aplicate unor electrozi de comanda (grile).

    In amplificatoarele reale semnalele sunt distorsionate, adica forma semnalului de iesire difera de forma de unda a semnalului de intrare. Performantele unui amplificator sunt apreciate prin caracteristici si parametri care se refera la:

·                   distorsiunea formei de unda a semnalelor;

·                   marimea amplificarii in putere, tensiune sau curent;

·                   stabilitatea functionarii amplificatorului;

·                   sensibilitatea la zgomotele exterioare;

·                   zgomotele interne;

·                   natura dispozitivelor si regimul de functionare al acestora, structura interna, numarul de etaje etc.

    Este important ca valorile unor parametri sau forma unor caracteristici sa se modifice cât mai putin la schimbarea componentelor, la variatia tensiunii surselor de alimentare sau a conditiilor de mediu.

CAP. 1.2. CLASIFICAREA AMPLIFICATOARELOR

    Clasificarea amplificatoarelor se poate face dupa mai multe criterii:

    a) Dupa frecventa semnalelor, amplificatoarele pot fi impartite in: amplificatoare de curent continuu (c.c.) si amplificatoare de curent alternativ (c.a.)

    Amplificatoarele de curent continuu amplifica semnale având o variatie arbitrara si oricât de lenta, dar pot sa lucreze si cu semnale de curent alternativ de joasa frecventa.

    Amplificatoarele de curent alternativ au in structura cuplaje care nu permit trecerea componentelor c.c. Se clasifica dupa domeniul frecventelor semnalelor in:

·                   amplificatoare de audiofrecventa cu banda cuprinsa intre zeci de Hz si zeci de KHz; sunt considerate ca amplificatoare de joasa frecventa;

·                   amplificatoare de videofrecventa cu banda de la aproximativ 20 Hz la 30 MHz;

·                   amplificatoare de radiofrecventa care sunt destinate amplificarii semnalelor cu frecvente mai mari de 100 KHz.

    Daca se tine cont de latimea benzii de frecventa, amplificatoarele de c.a. se impart in:

–       amplificatoare de banda ingusta;

–       amplificatoare de banda larga.

       Primele au banda mica in raport cu frecventa centrala din banda, iar cele de banda larga au banda comparabila cu frecventa centrala.

    b) Dupa natura sarcinii cuplata la iesirea amplificatorului, amplificatoarele sunt: aperiodice care au sarcini neselective (amplificatoare de audiofrecventa si videofrecventa) si selective (acordate) la care banda ingusta se obtine pe seama raspunsului circuitului rezonant.

    c) Dupa natura marimii amplificate, amplificatoarele se impart in: amplificatoare de tensiune, de curent si de putere.

    d) Dupa nivelul semnalului, amplificatoarele se impart in:     – amplificatoare de semnal mic caracterizate printr-o dependenta liniara a semnalului de iesire de semnalul de intrare, incât pentru analiza lor pot fi utilizate modele liniare pentru dispozitivele electronice, modele ce considera parametrii constanti cu valori determinate in punctul static de functionare;     – amplificatoare de semnal mare caracterizate printr-o dependenta neliniara a semnalului de iesire de semnalul de intrare, iar la analiza si proiectarea lor se folosesc familii de caracteristici de terminal si metode grafo – analitice.

    e) Dupa clasa de functionare, amplificatoarele se impart in: amplificatoare in clasa A, B, AB, C. Clasele de functionare sunt de fapt, regimuri de lucru ale amplificatoarelor ce depind de pozitia punctului static de functionare si de amplitudinea semnalului.

    Observatie. Exista si alte clase de functionare. De exemplu, amplificatoarele (etajele) selective de putere lucreaza in clasele C, S si D.

CAP. 1.3. AMPLIFICATOARE DE PUTERE

Amplificatoarele de putere se caracterizeaza prin faptul ca lucreaza cu semnale mari, astfel încât sa se obtina o putere utila cât mai mare într-o sarcina data.

De regula sarcina este constituita dintr-un releu, servomotor sau difu zor, ceea ce face ca rezistenta pe care se debiteaza putere sa fie cuprinsa între 1 Q si 100 H. Domeniul caruia îi apartine puterea utila se întinde de la sute de miliwati pâna la sute de wati.

Este evident ca pentru a obtine aceste puteri, punctul de functionare va avea excursii relativ mari, lucru care are trei consecinte :

— calculul nu mai poate fi facut cu parametrii de semnal mic, deoareceacestia sufera variatii importante ;

— întrucât punctul de functionare intra în regiunile neliniare, sauîn domeniile lor adiacente, trebuie impus un grad de distorsiuni admisibil;

— exista riscul de a scoate tranzistorul din regiunea în care lucreazastabil, ceea ce poate duce la distrugerea acestuia.

La aplicatiile care necesita comanda unui releu sau servomotor, dis torsiunile nu constituie un criteriu limitativ (ca de exemplu la amplificatoarele de audiofrecventa, unde se urmareste o redare cât mai fidela a programelor, înregistrarilor etc).

Amplificatoarele de putere se împart în trei categorii:

— amplificatoare liniare (clasa A), caracterizate prin faptul ca toatetranzistoarele lucreaza tot timpul în regiunea activa normala a caracteris ticilor (aici prin ,,liniar" trebuie înteles ca se urmareste obtinerea uneirelatii cât mai liniare între intrarea si iesirea amplificatorului) ;

— amplificatoare cvasiliniare (clasa B si clasa AB) la care uneletranzistoare pot fi blocate sau saturate în anumite intervale de timp, dariesirea circuitului depinde totusi printr-o relatie liniara de intrare;

— amplificatoare neliniare (clasa C si clasa D), unde cel putin înanumite momente din timp relatia iesire-intrare este neliniara.

Un alt criteriu de clasificare este dupa conexiunea în care lucreaza tranzistoarele de putere. Astfel, conexiunea EC are posibilitatea de a da amplificarea în putere cea mai mare .

Fig. 1. Delimitarea ariei efective de lucru.

Conexiunea BC ofera o amplificare în putere ceva mai mica (circa 25—30 dB, fata de 35—40 dB în cazul conexiunii EC), dar prezinta avantajul unui comportari mai bune cu frecventa. Aceasta o face utila în aplicatiile la care trebuie furnizata o putere însemnata la frecvente mari.

Conexiunea CC, desi are amplificarea în putere cea mai mica (în jur le 15—20 dB), este utilizata destul de des din doua motive :

— are o rezistenta de iesire foarte mica, ceea ce uneori face inutil transformatorul de iesire, sarcina fiind legata direct;

— gradul de distorsiuni este redus, datorita reactiei negative locale. Prezinta totusi dezavantajul ca având amplificarea în tensiune subunitara, necesita la intrare

semnale cu amplitudine mare.

In cele ce urmeaza se va considera cazul amplificatoarelor de putere in conexiune EC si una din chestiunile care trebuie abordate este delimitarea în planul caracteristicilor a suprafetei efective de lucru, conform figurii 1.

Astfel, aria este delimitata în primul rând de hiperbola de disipatie PdM — icUcE (se presupune ca puterea disipata în jonctiunea emitor-baza este neglijabila fata de cea a jonctiunii colector-baza). Dupa cum s-a aratat, puterea disipata maxima depinde de temperatura, ceea ce explica translatia hiperbolei pe pozitia punctata, la o crestere a temperaturii ambiante (în cazul utilizarii unui radiator, are loc o translatie în sens invers).

A doua delimitare se face prin dreapta de saturatie, care este locul în care se despart curbele, la tensiuni uCE mici.

Inversul pantei acestei drepte este proportional cu rezistenta de satura tie a colectorului, care este constituita în cea mai mare masura din rezistenta de volum a materialului colectorului. I, a tranzistoarele de putere ea trebuie sa fie cât mai mica posibil (la cele construite pe siliciu este de câtiva ohmi, iar la cele pe germaniu, de fractiuni de ohm).

A treia limitare apare la curenti mari de colector, unde valoarea lui (3 scade atât de mult încât amplificarea devine neglijabila. Aceasta se traduce prin tesirea (taierea) vârfurilor sinusoidei amplificate. La unele tipuri de tranzistoare acest fenomen apare dupa depasirea curentului de colector maxim admisibil.

In al patrulea rând, se delimiteaza aria prin acelasi fenomen de aplatizare a vârfurilor

(de jos, de data aceasta) ale sinusoidei, care apare prin reducerea parametrului la intrarea tranzistorului în taiere.

In fine, mai trebuie considerata valoarea maxima admisa a tensiunii , pentru a evita distrugerea prin strapungere a tranzistorului (se ia din catalog).

O ultima chestiune care mai trebuie precizata este notatia care a fost folosita în acest subcapitol si anume :

Pa — puterea medie disipata în tranzistor ;

PdM — puterea disipata maxim admisibila ;

Pdo — puterea disipata în absenta semnalului;

P'd — puterea disipata în conditii de semnal maxim ;

Ps — puterea de curent alternativ debitata în sarcina ;

Po — puterea de curent continuu absorbita de la sursa de aliment,

Se mai definesc urmatoarele marimi:

— randamentul de lucru (sau, pur si simplu, randamentul)

=Ps/Po.

— eficienta comerciala

= (Ps/Pd)max.

care este maximul raportului dintre puterea data în sarcina si puterea data de tranzistor în timpul functionarii cu semnul (de remarcat ca întotdeauna Pdmax = P'd, de unde precautia de notatie).

CAP. 1.4. AMPLIFICATOR REALIZAT CU TRANZISTOR BIPOLAR

a) Schema tipica

Schema tipica a unui amplificator de audiofrecventa de semnal mic realizat cu tranzistor bipolar este prezentata in fig. 7.

a) – semnal b) – raspuns

Fig. 7. Amplificator de audiofrecventa de semnal mic realizat cu tranzistor bipolar

    Tranzistorul T functioneaza in conexiune EC (emitor comun). Sursa de semnal sinusoidal furnizeaza tensiunea vg = Vgsin(t) ce reprezinta semnalul de amplificat. In mod uzual semnalul provine fie de la traductor acustico-electric (ex. micro-fonul) fie de la un etaj de amplificare precedent. Semnalul se aplica la intrarea II’ a amplificatorului prin condensatorul de cuplaj de la intrare CI cu rolul de a separa sursa de semnal de intrarea II’ in ce priveste componenta de c.c. Daca sursa de semnal este un etaj de amplificare, tensiunea de iesire a acestuia contine si o componenta continua care poate modifica punctul static de functionare al tran-zistorului T. Tensiunea alternativa vg de la intrarea II’ constituie semnalul de intrare in etajul de amplificare considerat.

Divizorul format din rezistentele RA si RB are rolul de a polariza (stabili punctul static de functionare) tranzistorul, adica de a furniza tranzistorului (jonctiunea BE) tensiunea de polarizare VBE. Divizorul realizeaza tensiunea VBE aplicându-se pe el tensiunea de la sursa comuna de colector Vcc.    

Rezistenta RC este rezistenta de sarcina a tranzistorului. De pe ea se culege tensiunea de semnal amplificata.

Rezistenta RE din emitorul tranzistorului serveste la stabilizarea punctului static de functionare in raport cu variatiile de temperatura ce afecteaza tranzistorul.

Condensatorul CE de decuplare a rezistentei de emitor are rolul de a scurtcircuita rezistenta RE pentru componenta de semnal a curentului de emitor. Daca lipseste CE, pe RE are loc o cadere de tensiune alternativa ceea ce duce la micsorarea semnalului de iesire, deci implicit, la micsorarea amplificarii.

Condensatorul de decuplaj la iesire CO realizeaza separarea in c.c. a iesirii etajului de amplificare de sarcina RL a amplificatorului care, de cele mai multe ori, este rezistenta de intrare a etajului de amplificare urmator. RL mai poarta numele si de rezistenta de sarcina utila. Condensatorul CO blocheaza componenta continua existenta intre colectorul tranzistorului si masa sa fie transmisa sarcinii utile.

Condensatoarele CI, CE, CO au capacitatile suficient de mari pentru ca sa se comporte practic ca un scurtcircuit la frecventa minima din banda. Etajul de amplificare din fig. 6.9. se numeste cu cuplaj RC datorita grupurilor RB, CI si RL, CO.

    b) Polarizarea tranzistorului

    Pentru a functiona corect ca amplificator, tranzistorul T trebuie polarizat (alimentat in c.c.) astfel ca punctul static de functionare sa fie plasat in zona centrala a regiunii active directe. In felul acesta punctul de functionare dinamic poate explora un domeniu larg al caracteristicilor fara a patrunde in zonele de saturatie sau de blocare ale tranzistorului. In practica se utilizeaza o singura sursa pentru polarizarea ambelor jonctiuni (in fig. 7. sursa Vcc).     In fig. 8. este prezentata schema amplificatorului numai cu elementele ce au rol in polarizarea tranzistorului. Conditia pe care trebuie sa o indeplineasca divizorul RA, RB este ca I’B >> IB.

Rezulta: I’B= IA – IB , IA = mIB, unde m >> 1, uzual luându-se m = 10.

Deoarece IB este neglijabil in raport cu curentul IA, divizorul lucreaza practic in gol si deci:

.

Fig. 8. Schema pentru studiul polarizarii tranzistorului

    Rezulta ca VB este independent de IB.

    c) Calculul elementelor din schema.

Pentru a face calculul elementelor din schema amplificatorului (fig. 8) trebuie cunoscut, in primul rând, punctul static de functionare M(VBE, IB, VCE, IC) . El se alege in zona centrala a regiunii active directe pentru a permite punctului dina-mic de functionare sa evolueze in planul caracteristicilor de iesire, cât mai amplu si simetric de o parte si de alta a lui M.     Pentru alegerea PFS (punct de functionare static) se folosesc caracteristicile statice ale tranzistorului (exista cataloage care recomanda PFS).

Rezistenta de colector RC se alege astfel incât caderea de tensiune continua pe ea sa fie VCE (sau in jurul acesteia). Scopul este de a obtine o tensiune alternativa vCE simetrica in cele doua alternante si de amplitudine cât mai mare. Dupa alegerea PFS si m, elementele aferente sistemului de polarizare se determina pe baza relatiilor.

RC =  ; (a)  ; RE =  ; (b)  ; VCC = VCE + (RL + RE)IC (c)

RB =  (d)  ;   RA =  (e) .

    Observatie:

    Nu este obligatoriu sa folosim relatiile (d) si (e) cu valoarea m aleasa in (b). In orice caz, eficienta stabilizarii lui M creste cu m, dar in acelasi timp se majoreaza si puterea absorbita de divizorul RA, RB. Capacitatile CI si CO trebuie sa fie mari, astfel incât reactantele lor, chiar la frecventa minima de semnal, sa fie mult mai mici decât rezistenta cu care este conectata in serie si de pe care se culege semnalul spre a fi transmis mai departe.

– Rezistenta de intrare a circuitului este:

  Rin = 

– Tensiunea de iesire (semnalul de iesire) este:

  Vo = – gmRLTvi. unde cu RLT s-a notat rezistenta totala de sarcina

RLT = RC ; RL = 

– Amplificarea de tensiune a etajului este:

AV = 

– Rezistenta de iesire a etajului este raportul dintre tensiunea de iesire in gol si curentul de scurtcircuit la poarta de iesire.

RLT = RC · RL, iar RL ® ¥ . Rezulta: Vo, gol = – gmRCvi.

– Amplificarea de curent a etajului este:

– Amplificarea de putere a etajului este:

Fig. 9 Diagramele de semnal pentru etajul de amplificare

CAP. 1.5. AMPLIFICATOARE DE PUTERE DE AUDIOFRECVENTA IN CONTRATIMP

        a) Amplificator in contratimp cu transformator de iesire

    Schema amplificatorului in contratimp cu transformator de iesire, realizat cu tranzistoare bipolare este prezentata in fig. 10. Etajul poate functiona in clasele A, AB, B in functie de pozitia punctului static de functionare fixata cu divizorul rezistiv (R1, R2). Tranzistoarele T1, T2 se considera identice:

Fig. 10. Amplificator in contratimp cu transformator de iesire

    Caderea de tensiune VR1 se aplica prin intermediul infasurarilor secundare ale lui TR1 jonctiunilor BE ale celor doua tranzistoare. Tensiunea de semnal ce se aplica la intrare, v 1, se transforma in tensiunile v1,1 si v1,2 aflate in antifaza, de amplitudini considerate egale, deci v1,1

este egal cu – v1,1 si care constituie tensiunile de intrare pentru tranzistoarele T1 si T2 . Tranzistorul T1 conduce in alternanta pozitiva a lui v1 (alternanta pozitiva a lui v1,1), iar T2

conduce in alternanta negativa a lui v1 (alternanta pozitiva a lui v1,2), rezultând curentii iC1 si iC2

reprezentati in fig. 10. Rezistenta RL este strabatuta de curentul iL, unde:

;

iC = iC1 – iC2.

Observatie: In reprezentarea cu linie plina a curentilor iC1 si iC2 nu s-a tinut cont de sensurile curentilor din fig. 10. si care sunt de fapt contrare, lucru . iC2 poate fi reprezentat ca având sens contrar (reprezentat cu linie punctata), caz in care iC = iC1 + iC2.

b) Amplificator in contratimp fara transformator cu tranzistoare complementare simetrice.

Schema simplificata a amplificatorului este prezentata in fig. 11. Amplificatorul lucreaza in clasa B. Caracteristica de transfer idealizata este prezentata in fig. 12, a.

Fig. 11. Amplificator in contratimp fara transformator cu tranzistoare complementare simetrice

Fig. 12. Caracteristici de transfer:

a) pentru amplificatorul din fig. 8. b) pentru amplificatorul din fig. 9.

Valorile tensiunilor din caracteristicile de transfer (fig. 12. a si b) sunt:

V1,1 = VBE(on) V1,2 = VCC –

V1,3 =  V1,4 = – VCC –

V2,1 = VCC –  V2,2 = – VCC – 

Analizând caracteristica din fig. 12, a, se observa ca in jurul originii exista o zona de insensibilitate (reprezentata in intervalul (VBE2(on), VBE1(on)) numita si zona moarta.

Pentru VBE2(on) < vi < VBE1(on) nici unul din tranzistoarele etajului nu se afla in conductie, tensiunea la iesire fiind practic 0. Pentru Vi = VBE1(on) conduce T1, iar pentru Vi = VBE2(on) conduce T2.

Observatie: Din relatia vi = vBE + RLiL valabila pentru ambele tranzistoare devine Vi = VBE când acestea sunt blocate, ceea ce justifica faptul ca raportarea functionarii se face la tensiunea vi si nu la vBE.

Zona de insensibilitate poate introduce distorsiuni in semnalul de iesire, de aceea, pentru înlaturarea acesteia, se foloseste un amplificator având schema din fig. 13.

Fig. 13. Amplificator in contratimp cu tranzistoare complementare si diode

Spre deosebire de etajul din fig. 11., amplificatorul din fig. 13. nu poseda zona de insensibilitate, caracteristica fiind cea din fig. 12, b. Anularea zonei de insensibilitate se face prin introducerea celor doua diode D1 si D2, care, aflate in conductie, determina caderile de tensiune VD1 si VD2, de aproximativ 0,6V fiecare, cu rol in polarizarea tranzistorului T1.

Randamentul amplificatoarelor in contratimp este mult mai mare decât al amplificatoarelor in clasa A, el putând ajunge la valori pâna la 78%.

CAP. 2. PĂRŢI COMPONENTE ( PIESE ELECTRONICE ) :

CAP. 2.1. TRANZISTORUL (BC 171; 2N3055)

Definitie

Tranzistorul sau trioda cu cristal, cu s-a numit la început, este un dispozitiv cu trei zone semiconductoare, in linii mari fiind ca o asociere de doua diode. Zonele semiconductoare pot fii P (pozitive), N (negative). Aceasta echivalenta fictiva este prezentata in figura 1. in realitate, schema echivalenta din dreapta figurii nu este utila decât la verificarea sumara cu ajutorul ohmmetrului a starii tranzistorului. Tranzistorul prezinta trei contacte (terminale) numite : emitor (E), baza (B), colector (C).

Modul de functionare. Curentul din circuitul format de colector si emitor depinde de curentul „injectat” in baza, dar variatia curentului de colector este mult mai mare decât cea a curentului din baza (tranzistorul amplifica).

Avantaje: dimensiuni reduse, alimentare economica, utilizari in diverse scopuri.

Tipuri de tranzistoare

Tranzistorul de tip PNP (figura 1.a.)este format dintr-un cristal de germaniu sau alt semiconductor dopat astfel cu impuritati încât se obtin trei regiuni distincte : regiunea centrala de tip N numita baza, foarte îngusta (0.01 mm) si, doua regiuni laterale de tip P numite emitor si colector, de o latime mai mare, fiind dopate cu impuritati ceea ce ii confera o rezistenta mica.

Tranzistorul de tip NPN (figura 1.b.) se comporta identic cu tipul PNP, cu observatia ca sursele de polarizare se conecteaza pe electrozi cu polaritati inversate, iar transferul de la emitor la colector nu mai este asigurat de goluri, ci de electroni, ca purtatori majoritari de sarcini.

Purtatorii minoritari formati din goluri produc un curent mult mai mic, care va fi neglijat. Aceste goluri aflate in mijlocul bazei, vor trece spre emitor, recombinându-se cu electronii.

Amplificarea tranzistorului apare pentru ca un curent de emitor IE este transferat cu foarte mici pierderi dintr-un circuit cu o rezistenta mica intr-un circuit cu o rezistenta mare. De aici deriva si numele de tranzistor (TRANsfer reZISTOR).

In regim de functionare activ normal, in jonctiunea BE care este polarizata direct, iar jonctiunea BC, invers, factorul static de amplificare in curent a = Io/IE, iar in tensiune a = Ries/Rintr..

Factorul b , un parametru al tranzistorului, reprezinta o amplificare in curent, definita ca raportul intre variatia curentului de colector si variatia curentului de baza (cu tensiunea de colector constanta ) conectând un tranzistor PNP cu emitorul comun (EC). O variatie mica a curentului de baza provoaca o variatie mare a curentului de colector. Aceasta este valabil si tranzistorul de tip NPN.

Moduri de conectare. Exista trei moduri fundamentale de contare ale tranzistorului in circuit, asa cu se prezinta in figura 2. : emitor comun, baza comuna si colector comun. Cel mai folosit in practica este circuitul cu emitor comun, deoarece ofera un câstig de tensiune si amplificare de putere ridicata.

CAP. 2.2. DIODA STABILIZATOARE (1N4001)

Cele mai des folosite diode semiconductoare sunt diode le redresoare .

Ele functioneaza datorita proprietatii de a se comporta diferit la tensiuni de polarizare directe si tensiuni de polarizare inverse.

Astfel la tensiuni de polarizare directe rezistenta directa este foarte mica iar la polarizarea inversa rezistenta inversa este foarte mare.

CAP. 3. DATE DE CATALOG (BC 171; 2N3055)

LISTA SIMBOLURILOR UTILIZATE :

VCEO – TENSIUNEA MAXIMA COLECTOR-EMITOR CU BAZA IN GOL

VEBO – TENSIUNEA MAXIMA EMITOR-BAZA CU COLECTORUL IN GOL

IC – CURENT DE COLECTOR

Ptot – PUTERE TOTALA

Tj – TEMPERATURA JONCTIUNII

ICBO – CURENT REZIDUAL COLECTOR-BAZA

H21E – VALOARE STATICA A AMPLIFICARII DE CURENT

VRRM - TENSIUNE INVERSA REPETITIVA MAXIMA

ITO – CURENT CONTINUU DIRECT

ITRM – CURENT DE VARF REPETITIV IN CONDUCTIE

ITSM – CURENT DE SUPRASARCINA ACCIDENTAL IN CONDUCTIE

VGT- TENSIUNEA DE POARTA DE AMORSARE

IGT – CURENT DE POARTA DE AMORTIZARE

ton – TIMP DE INTRARE IN CONDUCTIE PRIN CONTROL DE POARTA

VRM – TENSIUNE INVERSA MAXIMA

IFAV- CURENT MEDIU IN SENS DIRECT

VF- TENSIUNE IN DIRECT

IF – CURENT DIRECT

trr – TIMP DE REVENIRE INVERSA

Tamb- TEMPERATURA MEDIULUI AMBIANT

IO – CURENT MEDIU REDRESAT

VRRM - TENSIUNE INVERSA REPETITIVA MAXIMA

VR – TENSIUNE INVERSA

IFRM – CURENT DIRECT MAXIM REPETITIV

IFSM – CURENT MAXIM DIRECT ACCIDENTAL DE SUPRASARCINA

IR – CURENT INVERS

BC 171

TIP

Valori limite absolute

VCEO

[V]VEBO

[V]IC

[mA]

Ptot

[mW]Tj

[oC]

N

PNB

C 107

BC 108

BC 109

BC 170

BC 171

BC 172

BC 173

BC 174

45

20

20

20

45

25

25

64

6

5

5

5

6

5

5

5

100

100

100

100

100

100

100

100

300

300

300

300

300

300

300

300

150

150

150

150

150

150

150

150

PNP

BC 177

BC 178

BC 179

45

25

20

5

5

5

100

100

100

300

300

300

175

175

175

TIP

Caracteristici electrice (Tamb = 25 oC)

VCEsat/IC fT

IC=10mA

F/f h21E IC/VCE

[V]

[mA]

[MHz]

[dB]

[KHz]

[mA]

NPN

BC 107

0.6

100

300

10

1 125-500

2

BC 108

BC 109

BC 170

BC 171

BC 172

BC 173

BC 174

0.6

0.6

0.4

0.6

0.6

0.6

0.6

100

100

30

100

100

100

100

300

300

100

300

300

300

300

10

4

10

10

10

4

10

1

0.03-15

1

1

1

0.03-15

1

125-900

240-900

35-800

125-900

125-900

125-900

240-900

2

2

1

2

2

2

2

PNP

BC 177

BC 178

BC 179

0.95

0.95

0.95

100

100

100

200

200

200

10

10

4

1

1

0.03-15

75-260

75-260

125-500

2

2

2

 

CAPSULA

2N3055

Tranzistoare cu siliciu de joasa frecventa, de putere (2N3055)

Curentul de baza 7A

Puterea totala disipata 117W

Temperatura jonctiunii 200oC

Temperatura de stocare -65…+200oC

Rezistenta termica jonctiune-capsula 1.5 oC/W

CARACTERISTICI STATICE

Câstigul static in curent TA = 25 oC

VCE = 4V. IC = 4A h21E = 20…70 VCE = 4V, IC =10A h21E > 5

Tensiunea de mentinere colector-emitor VCEOsus > 60V

IC = 200mA

Tensiunea de saturatie colector-emitor VCEsat < 1.1V

IC = 4A, IB = 0.4A

Tensiunea emitor baza VBE < 1,8V

VCE = 4A, IB = 0.4A

Curentul rezidual de colector

VBE = 100V, -VBE = 0.5V, ICEX <30mA VCE = 30V, ICEO<0.7mA

Tc = 150 oC

Curentul rezidual de emitor IBEO < 5mA

VEB = 7V

Acest tranzistor este destinat utilizarii in circuite de comutare de putere, regulatoare, surse de alimentare, amplificatoare de înalta fidelitate etc.

El a fost astfel proiectat, încât sa poata functiona la parametri maximali fara a se distruge datorita tensiunilor de strapungere secundare.

1N4001

TIP IF/Tamb IO/Tamb VRRM

VR

[V]

IFRM

[A][A] [oC] [A] [oC]

1 A1N4001

1N4002

1N4003

1N4004

1N4005

1N4006

1N4007

1,15

1,15

1,15

1,15

1,15

1,15

1,15

75

75

75

75

75

75

75

1

1

1

1

1

1

1

75

75

75

75

75

75

75

50

100

200

400

600

800

1000

10

10

10

10

10

10

10

CAPSULA

CAP. 4. FUNCTIONAREA SCHEMEI

S-a aratat ca un tranzistor polarizat în regiunea activa normala a caracteristicilor se comporta în circuitul emitor-colector ca un generator de curent constant. Daca însa peste tensiunea continua aplicata jonctiunii emitor-baza se aplica un semnal alternativ, a carui ampli -tudine este mult mai mica decât UBE (ceea ce uneori se numeste /conditia de semnal mic), este evident ca si curentul de emitor va varia în ritmul semnalului, în jurul valorii stabilite de punctul static de functionare.

Fig. 1. Circuit de amplificare în conexiune EC - montaj clasic de amplificator, utilizând un tranzistor în conexiune EC.

În continuare, curentul de colector va pastra aceasta variatie în jurul valorii sale de dinaintea aplicarii semnalului si daca în circuitul de colector se conecteaza o rezistenta, caderea de tensiune la bornele acesteia va prezenta, pe lânga componenta continua, si o componenta alternativa.

Daca rezistenta din colector este suficient de mare, tensiunea alternativa care se culege la bornele ei poate fi de circa 100 ori mai mare decât semnalul aplicat, ceea ce înseamna ca se obtine o amplificare importanta.

In figura 1 este desenat un montaj clasic de amplificator, utilizând un tranzistor in conexiune EC.

Dupa cum se vede, baza este polarizata prin divizorul R R2, iar în emitor exista rezistenta R4 pentru a stabiliza punctul static în raport cu variatiile temperaturii. Rezistenta R3 are

rol si în polarizare, dar ea este rezistenta de sarcina, la bornele careia apare semnalul amplificat. Condensatorul C4 are rolul de a pune emitorul la masa din punct de vedere alternativ, adica la

frecventa de lucru reactanta lui este mult mai mica dccît valoarea rezistentei R±. Din acest motiv el se numeste condensator de decuplare.

Condensatoarele Cx si C3 au rolul de a bloca componentele continue de ia intrare, respectiv iesire, izolând etajul de generator si respectiv de etajul urmator din punct de vedere

continuu. Ele se comporta în curent alternativ ca niste scurtcircuite, servind la aducerea semnalului pe baza si respectiv extragerea semnalului amplificat din colector. Din acest consi-

derent ele se numesc si condensatoare de cuplaj.

Grupul Ug, Rg reprezinta tensiunea electromotoare si respectiv rezistenta interna a generatorului de semnal.

Tensiunea alternativa U1 care apare la intrarea etajului se aplica de fapt jonctiunii emitor-baza (prin Ct si C4, care se comporta ca niste scurtcircuite). Ea moduleaza în ritmul ei curentul de emitor si cel de colector, asa cum se observa din figura 2, unde semnalul s-a presupus sinusoidal.

Fig.2.Variatia in timp a tensiunii baza –emitor

Tensiunea de iesire U2 poate fi privita fie drept caderea de tensiune cu semn schimbat (a curentului de colector si a tensiunii colector emitor de sarcina ( întrucât în curent alternativ borna + Ec este la masa, bateria comportându-se ca un scurtcircuit), fie drept caderea de tensiune între colector si emitor. Fie ca se rationeaza pe o varianta sau pe cealalta, este clar ca la cresterea curentului de colector corespunde scaderea tensiunii U2 si viceversa.

Fig. 3. Deplasarea punctului de functionare în planul ic— uCE.

Rezulta ca tensiunea de iesire este în antifaza cu tensiunea de intrare, si totodata în antifaza cu curentul de colector.

Întrucât regimul sinusoidal se suprapune peste cel continuu, se pot scrie ecuatiile :

UBE = UBE + Ube sin wt

UCE = UCE + Uce sin (wi + TT) = UCE — Uce sin w t

Cu ajutorul carora se determina limitele M si N între care variaza punctul de functionare pe dreapta de sarcina, în jurul pozitiei Q de repaus, stiind ca sin cot este cuprins între — 1 si +1. Desenul corespunzator este prezentat în figura 3.

Prin definitie, locul geometric descris de punctul de functionare atunci cînd pe baza se aplica un semnal oarecare se numeste caracteristica dinamica.

în cazul de fata, acest loc geometric este segmentul MN, ale carui capete sînt simetrice fata de Q (întrucît si semnalul aplicat este simetric fata de axa timpului).

CAP. 5. ANEXE :

AMPLIFICATOR AUDIO DE 10W FORMAT ELECTRONIC SIMULARE IN PROGRAMELE :

v                      ELECTRONICS WORKBENCH V5.12;v                      EAGLE ( CABLAJ );

CAP. 6. BIBLIOGRAFIE

v          Circuite integrate liniare vol. 3, Ed. Tehnium Bucuresti

v          Miron C., Introducere în circuite electronice, Editura Dacia, Cluj-Napoca,

v          Dascalu D., s.a., Dispozitive si circuite electronice, Editura Didactica si Pedagogica Bucuresti, 1982;

v          Oltean, G., Miron, C., Gordan, Mihaela, Hotoleanu, M., Dispozitive si circuite electronice. Îndrumator de laborator, II. Multiplicare UTCN, 1999;

v          Miron,C., Oltean, G., Gordan, Mihaela, Dispozitive si circuite electronice, --- Culegere de probleme, Editura Casa Cartii de Stiinta, Cluj-Napoca, 1999;

v          Lungu,S., s.a. - Electronica. Culegere de probleme Editura Casa Cartii de Stiinta, Cluj-Napoca, 1993;

v          Dascalu,D., s.a. - Dispozitive si Circuite Electronice. Probleme, Ed. Didactica si Pedagogica, Bucuresti, 1982;

v          Croitoru,V., s.a. - Electronica. Culegere de probleme, Ed.Didactica si Pedagogica, Bucuresti, 1982;

v          Ciugudean, M., s.a. – Electronica aplicata cu circuite integrate analogice. - Dimensionare., Editura de Vest, Timisoara,1991;

v          Ciugudean, M., s.a. – Stabilizatoare de tensiune cu circuite integrate liniare. Dimensionare, Editura de Vest,Timisoara, 2001;