PROGRAMUL DE STUDII ELECTRONICĂ APLICATĂ [618431]

UNIVERSITATEA DIN PITEȘTI
FACULTATEA DE ELECTRONICĂ, COMUNICAȚII ȘI CALCULATOARE
DEPARTAMENTUL ELECTRONICĂ, CALCULATOARE ȘI INGINERIE ELECTRICĂ
PROGRAMUL DE STUDII ELECTRONICĂ APLICATĂ

PROIECT DE DIPLOMĂ

MACHETĂ DIDACTICĂ PENTRU STUDIUL APLICAȚIILOR CU OGLINZI DE
CURENT

Conducător științific

S.L. dr. ing. BOSTAN IONEL

Absolvent: [anonimizat] 2016

Cuprins

Capitolul 1 Amplificatoare de tensiune cu TB 10
1.1. Generalități 10
1.2. Amplificatoare in conexiune emitor comun 12
1.3 Amplificator in conexiune „ sarcină distribuită” 23
1.4 Amplificator cu tranzistor în conexiune bază comună (BC) 28
Capitolul 2 Amplificatoare de tensiune cu AO 34
2.1 N oțiuni generale 34
Capitolul 3 Amplificatoare de tensiune implementate cu oglinzi de curent 44
3.1 Surse de curent constant 44
3.1.1. Introducere 44
3.1.2. Oglinda simplă de curent 44
3.1.3. Oglinzi de curent îmbunătățite 45
3.1.3.1. Creșterea rezistenței interne 45
3.1.3.2. Reducerea tensiunii minime de ieșire 46
3.1.3.3. Îmbunătățirea raportului de oglindire 47
3.1.3.4. Reducerea tensiunii minime de intrare 49
3.2. Utilizarea oglinzii de curent ca amplificator de tensiune 49
3. 2.1. Introducere 49
3. 2.2. Descrierea schemei electrice 50
3.2.3. Calculul amplificării în tensiune 50
3. 2.4. Etape în proiectarea schemei 53
3. 3. Rezultate obținute prin simulare 56
Capitolul 4 Proiectarea machetei didactice 62
4.1. Introducere 62
4.2. Proiectarea schemei bloc a machetei de laborator 62
4.3. Proiectarea generatorului de semnal sinusoidal 63
4.4. Proiectarea amplificatorul de tensiune 67
4.5. Proiectarea repetorului de tensiune 71
4.6. Proiectarea blocului de sarcină 71
4.7. Proiectarea blocului de alimentare 73
4.8. Construcția și punerea în funcțiune a machetei 73

4.8.1. Proiectarea cablajului 74
4.8.2. Punerea în funcțiune a machetei 78
Bibliografie 82
Curriculum 83

Lista figurilor

Amplificatorul ca operator aplicat semnalelor electrice 10
Cvadripolul echivalent Z al unui amplificator 11
Amplificator de semnal mic cu transistor 12
Schema echivalentă de semnal mic a amplificatorului 13
Schema echivalentă restrânsă a amplificatorului 14
Schema echivalentă la frecvențe centrale 14
Schema echivalentă la frecvențe joase 15
Schema echivalentă la frecvențe înalte 16
Caracteristicile de frecvență ale amplificatorului de tensiune 17
Schema echivalentă cu generator de curent la intrare 18
Amplificator 19
Schema echivalentă la frecvențe centrale 20
Caracteristicile de frecvență ale amplificatorulu i 21
Schema echivalentă a amplificatorului cu rezistență și condensator în emitor 22
Caracteristica amplificare -frecvență la frecvențe joase produsă de condensatorul
din emitor 22
Amplificatorul cu sarcină distribuită 24
Amplificator cu ieșirea din emitor 26
Schema pentru calculul rezistenței de ieșire; b) Schema pentru calculul
amplificării de curent 27
Etaj repetor în generator de curent în locul rezistenței de emitor 28
Amplificator în montaj BC: (a) schema electrică; (b) schema echivalentă de
semnal 29
Schema echivalentă la frecvențe centrale a amplificatorulul în tranzistor în
conexiunea BC 29
Schema pentru calculul rezistenței de ieșire 30
Schema echivalentă de înaltă frecvență a amplificatorului de montaj BC 32
Ilustrarea modului de conectare a sursei duble de tensiune cu care se alimentează
AO 34
Simbolul și terminalele amplificatorului operational 35
Schema uni AO ideal 36
Schema unui AO real 36
A.O. neinversor 37
A.O. inversor 38
A.O. diferențial 39
A.O. sumator inversor 40
A.O. integrator 41
A.O. derivator 42
Scheme de principiu pentru oglinzile simple de cur ent 45
Realizarea oglinzilor cu multiplicare/demultiplicare a curentului de referință 45
Metode de creștere a rezistenței interne a unei surse de curent 46
Creșterea rezistenței interne prin folosirea schemelor de tip cascodă 46
Creșterea rezistenței interne folosind surse Wilson simple (a, c) sau îmbunătățite
(b, d) 46
Reducerea tensiunii minime de ieșire la valoarea 2VOV pentru oglinzile de tip
cascodă 47
Egalizarea tensiunilor VDS pentru tranzistoarele din oglinda M3+M4 pentru
reducerea efectului dat rezistența finită a tranzistoarelor (de rds finit) 48

Îmbunătățirea raportului de oglindire pentru schemele cu tranzistoare bipolare
prin introducerea tranzistorului Q3, denumit „beta helper” 48
Reducerea tensiunii minime de intrare prin reașeza rea componentelor 49
Utilizarea unei oglinzi de curent ca amplificator de tensiune 50
Utilizarea oglinzii de curent ca amplificator de tensiune – Exemplu de calcul 54
Schema electrică folosită în simularea amplificatorului 56
Caracteristica de modul amplificare pentru schema simulată în TINA 57
Analiza in regim tranzitoriu realizată în TINA 57
Determinarea tensiunii statice de la intrarea amplificatorului: VB= 649,87mV 58
Schema electrică folosită ptr cuplajul direct cu sursa de semnal 58
Caracteristica de modul amplificare pentru cuplajul direct 59
Analiza in regim tranzitoriu pentru schema cu cuplaj direct a sursei de semnal 59
Modificarea amplificării in funcție de valoarea lui R1 60
Modificarea amplificării in funcție de valoarea lui R1 60
Schema bloc a machetei didactice 62
Schema tipică a unui oscilator in punte Wien 63
Schema electrică a oscilatorului în punte Wien folosind AO alimentate simplu 65
Analiza comportamentului în regim de curent continuu 65
Analiza comportamentului în regim de curent alternativ 66
Schema electrică a amplificatorului realizat cu oglindă de current 68
Schema electrică a blocului de selec ție a sarcinii amplificatorului 72
Schema electrică a blocului de alimentare 73
Assembly top layout 74
Assembly top la yout in oglindă 75
PCB PAD layout 75
Layout bottom (traseele in oglindă) 76
Lipirea componentelor 77
Placuța după plantarea tuturor componentelor 77
Funcționare normală: intrare 78
Funcționare normală: ieșire IO – raport 1:1 78
Funcționare normală: ieșire 2IO – raport 1:2 79
Tensiune de intrar e 79
Rezistență corectă R5 (22k) 80
Rezistență de două ori mai mare R6 (39k) 80
Rezistență de două ori mai mică R7 (10k) 81

Lista tabelelor

Amplificatoare ideale 12
Caracteristici ale tranzistorului bipolar in functie de conexiune 32