GS-7-04
Szerző(k):
Gudmon Zsolt
Áramkörök építése, üzemeltetése
ISBN: 978 615 5720 86 4
Digitális terjedelem: 176 oldal
Nyomtatott terjedelem: 176 oldal
Formátum: B/5
Kiadás éve: 2024
Foglalkozás(ok):
Elektronikai technikus
Tankönyvvé minősítési határozat
1
15
6
9Kedves Olvasó!
Ezt a tankönyvet a 2020/2021-es tanévtől alkalmazandó képzési és kimeneti követelményekben és a vonatkozó programtantervekben szereplő Áramkörök építése, üzemeltetése című tanulási terület oktatásának és elsajátításának segítésére hoztuk létre. A könyv a tanulási terület öt fő témáját mutatja be: Többfokozatú erősítők és negatív visszacsatolások, Szélessávú és hangolt erősítők, Nagyjelű erősítők, Oszcillátorok, Tápegységek. A kiadvány egy tankönyvsorozat része, tartalma az előző kötetekben tanultakra épül. Kiegészítő információkkal, QR-kód „mögé” rejtett tartalmakkal igyekeztünk a szokásos tankönyveknél olvasmányosabbá tenni. Célunk még jobban megszerettetni ezt a szakmát, és bemutatni azt, hogy ezen a területen a fejlődési lehetőségek határtalanok.
A tananyag megértéséhez szükség lesz az előző tanévekben elsajátított matematikai tudásra is. Lesznek azonban olyan témák, amelyeknek mélyebb megértése túlmutat a középiskolai tanulmányokon; ezeket ez a tankönyv nem mutatja be teljes mélységükben.
Eredményes tanulást és szakmai sikereket kívánunk minden kedves Olvasónak!
Az alkotók
Előszó
5
Köszönetnyilvánítás
5
Hogyan használjuk a könyvet?
6
Digitális elérés, kiegészítések
6
1. Többfokozatú erősítők
7
1.1. Többfokozatú erősítők felépítése
7
1.2. Csatolások
8
1.3. Galvanikus csatolás
8
1.3.1. Emittercsatolás
8
1.3.2. Kollektorcsatolás
8
1.3.3. Közvetlen csatolás szinteltolóval
10
1.3.3.1. Feszültségosztós szinteltoló
10
1.3.3.2. Diódás szinteltoló
10
1.3.3.3. Zener-diódás szinteltoló
10
1.3.3.4. Komplementer tranzisztoros szinteltoló
12
1.4. Transzformátoros csatolás
12
1.5. RC csatolás
14
1.6. Visszacsatolások
16
1.7. Negatív visszacsatolások típusai
18
1.7.1. A negatív soros feszültség-visszacsatolás
19
1.7.2. A negatív párhuzamos feszültség-visszacsatolás
20
1.7.3. A negatív párhuzamos áram-visszacsatolás
21
1.7.4. A negatív soros áram-visszacsatolás
22
1.8. Visszacsatolások áramköri megvalósítása
23
1.8.1. Negatív visszacsatolás a közös emitteres alapkapcsolásban
23
1.8.2. Negatív visszacsatolás alkalmazása többfokozatú erősítőknél
25
2. Szélessávú és hangolt erősítők
29
2.1. Az erősítők frekvenciafüggése
29
2.1.1. A közös emitteres erősítők viselkedése kisfrekvenciás tartományban
30
2.1.1.1. Csatolókondenzátorok hatása
31
2.1.1.2. Emitterkondenzátor hatása
32
2.1.2. A közös source-ú erősítők viselkedése kisfrekvenciás tartományban
33
2.1.2. A közös bázisú erősítők viselkedése kisfrekvenciás tartományban
34
2.1.3. A közös kollektoros erősítők viselkedése kisfrekvenciás tartományban
35
2.2. Az erősítésváltozás nagyfrekvenciás tartományban
36
2.2.1. Közös emitteres erősítő vizsgálata nagyfrekvenciás tartományban
37
2.3. Frekvenciamenet
38
2.4. Sávszélesség
40
2.5. Frekvenciakompenzálás
41
2.5.1. Az erősítő elemeinek megválasztása
43
2.5.2. Közös kollektoros illesztő fokozat alkalmazása
43
2.5.3. A negatív visszacsatolás hatása a sávszélességre
44
2.5.4. Kompenzálás elve
44
2.5.4.1. Kisfrekvenciás kompenzálás
45
2.5.4.2. Nagyfrekvenciás kompenzálás
46
2.6. Szélessávú erősítők
47
2.7. Hangolt erősítők
48
2.7.1. Egyhangoltkörös erősítők
48
2.7.1.1. Transzformátoros csatolású hangolt erősítő
49
2.7.2. Sávszűrős hangolt erősítő
50
2.8. Erősítők torzítása és zaja
54
2.8.1. Nemlineáris torzítások
55
2.8.2. Lineáris torzítások
56
2.8.3. Erősítők torzítása
57
2.8.4. Erősítők zaja
58
2.8.4.1. Erősítők zaja – a környezet hatása
58
2.8.4.2. Erősítők zaja – a termodinamika hatása
59
2.8.4.3. Zajfajták az alkatrészekben
61
2.9. Műveleti erősítő alkalmazása váltakozó áramú erősítőként
62
2.9.1. A valóságos műveleti erősítők feszültségerősítése
63
2.9.2. A váltakozó áramú műveleti erősítő alapkapcsolások alsó határfrekvenciája
64
2.9.3. A váltakozó áramú műveleti erősítő alapkapcsolások felső határfrekvenciája
65
2.9.4. Alkalmazási példák
66
3. Nagyjelű erősítők
67
3.1. A nagyjelű feszültségerősítők és teljesítményerősítők általános jellemzői
67
3.1.1. Nagyjelű feszültségerősítők
68
3.1.2 Teljesítményerősítők
69
3.2. Erősítőosztályok
70
3.2.1. A osztály – Emitterkövető teljesítményerősítő
71
3.2.2 B osztály – Ellenütemű teljesítményerősítő
74
3.2.3 AB osztály – Komplementer teljesítményerősítő
78
3.2.4. AB osztály – Darlington-teljesítményerősítő
81
3.2.5. C osztály
86
3.2.6 D osztály
86
3.2.6.1. D osztály – Félhíd kapcsolás
89
3.2.6.2. D osztály – Teljes híd kapcsolás
90
3.2.6.3. D osztály – Gate-meghajtás
91
3.2.6.4. D osztály – Szintváltás
94
3.2.6.5. D osztály – Kimeneti szűrő kialakítása
94
3.2.6.6. D osztály – Visszacsatoló hálózat
96
3.2.7. E osztály
97
3.2.8. F osztály
99
3.2.10. H osztály
101
3.2.11. I osztály
101
3.2.12. J osztály
103
3.2.13. K osztály
105
3.2.14. S osztály
105
3.2.15. T osztály
105
4. Oszcillátorok
107
4.1. Ismétlés
107
4.2. Az oszcillátor működési elve
108
4.3. Az LC oszcillátorok rezgőköre
110
4.3.1. Meissner-oszcillátor
110
4.3.2. Hartley-oszcillátor (induktív hárompontos oszcillátor)
111
4.3.3. Colpitts-oszcillátor (kapacitív hárompontos oszcillátor)
112
4.3.3.1. A bipoláris tranzisztoros oszcillátor felépítése
113
4.3.3.2. Az unipoláris tranzisztoros oszcillátor felépítése
113
4.4. RC oszcillátorok
114
4.4.1. Fázistolós RC oszcillátor
114
4.4.2. Wien-hidas RC oszcillátor
115
4.4.3. A híd felépítése
115
4.4.4. A Wien-hidas RC oszcillátor – műveleti erősítővel
118
4.4.5. Negatív ellenállást használó oszcillátorok
118
4.4.6. Negatív ellenállás alkalmazása oszcillátorok esetén
120
4.5. Kvarcoszcillátorok
121
4.5.1 Párhuzamos rezonanciájú (Pierce-) kvarcoszcillátor
122
4.5.2. Soros rezonanciájú kvarcoszcillátor
123
4.6. Oszcillátorok összehasonlítása
124
4.7. MEMS oszcillátorok
125
4.7.1. MEMS technológia
125
4.7.2. Hagyományos rezgéskeltők és oszcillátorok
125
4.7.3. MEMS oszcillátorok
126
4.7.3.1. A MEMS oszcillátorok előnyei a kvarc oszcillátorokkal szemben
126
5. Tápegységek
129
5.1. Tápegységek feladata, paraméterei
129
5.2. Hálózati tápegység blokkvázlata
129
5.3. A hálózati transzformátor
131
5.4. Hálózati egyenirányítók
133
5.4.1. Egyutas egyenirányító
133
5.4.2. Kétutas egyenirányító
136
5.4.3. Graetz hidas egyenirányító
139
5.5. Stabilizáló áramkörök
140
5.5.1. Zener-diódás stabilizátor
142
5.5.2. Áteresztő tranzisztoros stabilizátor kapcsolások
144
5.5.2.1. Fix kimenetű
144
5.5.2.2. Nagyáramú stabilizátorok
144
5.5.2.3. Szabályozható kimenetű
145
5.6. Áramkorlátozás – Stabilizátorok védelme
146
5.6.1. Áramkorlátozó túláramvédelem
146
5.6.2. Visszahajló határolási karakterisztikájú túláramvédelem
147
5.7. Integrált feszültségstabilizátorok felépítése, alkalmazása, jellemzői
148
5.7.1. Első generációs integrált feszültségszabályozók
149
5.7.2. Második generációs integrált feszültségszabályozók
150
5.8. Tápegységek típusai
152
5.9. Kapcsolóüzemű tápegységek
153
5.9.1. Szekunder oldali kapcsolóüzemű tápegység
155
5.9.1.1. Feszültségcsökkentő (buck) konverter
155
5.9.1.2. Feszültségnövelő (boost) konverter
157
5.9.2. Primer oldali kapcsolóüzemű tápegység
160
5.9.3. Kapcsolóüzemű tápegység alkatrészei – PC tápegység
161
5.9.4. Kapcsolóüzemű tápegységek gyakori hibái
162
5.9.4.1. A használatból adódó meghibásodások
162
5.9.4.2. A külső hálózatról érkező zavarok
164
5.9.5. Kapcsolóüzemű tápegységek – A teljesítménytényező javítása
165
5.9.5.1. Passzív PFC
166
5.9.5.2. Aktív PFC
166
Tárgymutató
171
Tartalomjegyzék
173
