ISMERTESSE AZ EGYENFESZÜLTSÉG ERŐSÍTÉSÉNEK PROBLÉMÁIN KERESZTÜL AZ INTEGRÁLT MŰVELETI ERŐSÍTŐK FELÉPÍTÉSÉT ÉS JELLEMZŐ RÉSZÁRAMKÖREIT! RAJZOLJA FEL A

Felépítés:

A bemeneti fokozatban egy differenciálerősítő helyezkedik el. Feladata az eredő áram- és feszültségdrift kis szinten tartása a bemeneten. Két szimmetrikus erősítőfokozatból épülnek fel. A következő fokozatban fázisösszegzőt helyeznek el, ami a differenciálerősítő szimmetri-kus kimeneti jelét aszimmetrikussá alakítja át. Ezt az aszimmetrikus jelet szintillesztés után egy újabb feszültségerősítő fokozat erősíti megfelelő szintre. A kimeneten elhelyezkedő vég-erősítő fokozat egy újabb szinteltoló fokozaton kapja a vezérlőjelet. Az újabb integrált műve-leti erősítők kimenetét a túlterhelés ellen áramkorlátozó elektronika védi.
A „-” jellel jelölt bemenetet invertáló vagy fázisfordító bemenetnek nevezik, mivel erre a bemenetre kapcsolt feszültség a kimeneten fordított polaritással, illetve 180°-os fázistolás-sal jelenik meg. Az erősítő az invertáló bemenetére kapcsolt feszültséget felerősíti és invertálja.
A „+” jellel jelölt bemenetet neminvertáló vagy fázist nem fordító bemenetnek neve-zik, mivel a rákapcsolt feszültség azonos polaritással, illetve azonos fázishelyzetben jelenik meg a kimeneten. Az erősítő neminvertáló bementére kapcsolt feszültséget felerősíti, de nem invertálja.
Működés szempontjából a műveleti erősítő a vonatkoztatási ponthoz képest szimmetri-kus tápfeszültséget igényel. Ha a műveleti erősítő két bemenetére különböző feszültséget kapcsolunk, akkor a kimeneten a két feszültség felerősített különbsége jelenik meg.
Ideális műveleti erősítő
Nem invertáló alapkapcsolás:
A bemeneti jel ebben az esetben a nem invertáló bemenetre van kapcsolva, és fá-zisfordítás nélkül felerősítve jelenik meg a kimeneten. A műveleti erősítő negatív vissza-csatolással van ellátva, amelyet az R1, R2 ellenállásokból álló osztó alkot.
Az erősítés pozitív előjele azt mutatja, hogy az áramkör a felerősített jel fázisát nem for-dítja meg. Mivel értékét csak a visszacsatoló hálózatban lévő ellenállások határozzák meg.
Egy különleges nem invertáló erősítő kapcsolás a feszültségkövető. Ez egy olyan nem invertáló erősítő, amelyben R2=0 és R1=∞. Ennek megfelelően Auv=1, vagyis a kimeneti jel reprodukálja a bemeneti jelet. Előnye ennek a kapcsolásnak, hogy a bemeneti jelet magas im-pedancián fogadja, és alacsony impedancián áll rendelkezésre a kimeneten.
Invertáló alapkapcsolás:
A bemeneti jelet az invertáló bemenetre kapcsoljuk és a kimeneten egy olyan fel-erősített kimeneti feszültség jelenik meg, amelynek fázishelyzete ellentétes a bemeneti feszültség fázisával.
Feszültségerősítés: ezekből az egyenletekből következik:
Bemeneti ellenállás:
Kimeneti ellenállás:
Alkalmazások: I-tag, D-tag, felüláteresztő szűrő, aluláteresztő szűrő

ISMERTESSE A TELJESÍTMÉNYERŐSÍTŐKÉNT HASZNÁLT TRANZISZTOROK KIVEZÉRLÉSÉNEK KORLÁTAIT, AZ ERŐSÍTŐOSZTÁLYOKAT ÉS AZOK JELLEMZŐIT! RAJZOLJON FEL TELJESÍT

Tranzisztor vezérlése sztatikus üzemmódban:
A munkapont beállításához meghatározott egyenfeszültséget kell vezetni a tranzisztor kimeneti és bemeneti kapcsaira. A kapcsokkal sorba kapcsolt ellenállások szablyák meg a bemeneti és kimeneti körben folyó egyenáram nagyságát. Ha el akarjuk kerülni a nagy ampli-túdójú váltakozó áramú jelek torzulását, a munkapontot a jelleggörbe egyenes szakaszának közepére kell helyezni. Ilyenkor képes a tranzisztor a legnagyobb bemenőjelet lineárisan fel-dolgozni. Ez a beállítás biztosítja a legnagyobb kimenőjelet, tehát a legnagyobb kivezérelhe-tőséget is.
Elvi kapcsolás Jelleggörbék
Annak függvényében, hogy a tranzisztor munkapontja vezérlés nélküli állapotban a ka-rakterisztika melyik szakaszán helyezkedik el, a következő beállításokat különböztetjük meg:
- A osztályú beállítás: a munkapont a karakterisztika lineáris szakaszán van el-helyezve (MA) és vezérlés alatt a lineáris szakaszon mozog. A tranzisztor mű-ködése lineárisnak tekinthető.
- B osztályú beállítás: a munkapont (MB) a jelleggörbe zárási pontjában van. A tranzisztor működése csak az egyik félperiódusban tekinthető lineárisnak.
- AB osztályú beállítás: a munkapont (MAB) az A- és B osztályú beállításnak megfelel két munkapont között helyezkedik el. A tranzisztoron a fél periódus-időnél hosszabb ideig folyik áram vezérlés esetén.
- C osztályú beállítás: a munkapont (MC) a jelleggörbe zárási szakaszán helyez-kedik el. A tranzisztoron a fél periódusidőnél rövidebb ideig folyik áram vezér-lés esetén.
A tranzisztor munkapont-beállítása
Teljesítmény-tranzisztor kivezérlésének korlátai:
Teljes kivezérlésnek nevezzük a tranzisztor telítődéséig és lezárásáig történő vezérlését. A munkapont és a kivezérlés megválasztásának korlátai:
- Legnagyobb veszteségi teljesítmény (PDmax vagy Ptot) hiperbolája (kollek-tor disszipációs hiperbola). Ez a környezeti hőmérséklettől és a hőelveze-téstől függ.
- Legnagyobb kollektor-feszültség (UCEmax), amelyen túl már a letörés kö-vetkezik
- Legnagyobb kollektoráram (ICmax), amely fölött megnő a torzítás
- Telítési tartomány, amely kisebb feszültségeken a kivezérelhetőséget kor-látozza
- Lezárási tartomány, amely kis áramerősségek esetén határt szab a kivezér-lésnek
A-osztályú teljesítményerősítő:
Az alacsony hatásfok miatt viszonylag kis jelteljesítmény előállítására alkalmazzák. Na-gyon kis torzítása miatt, nagyobb teljesítményű fokozatok vezérlésére használják.
Ellenütemű teljesítményerősítő:
Két teljesítménytranzisztort két egyenlő nagyságú de fázisban 180°-kal eltérő feszültség vezérli. Ebben az esetben hol az egyik, hol a másik tranzisztor vezet, miközben a másik lezárt állapotban van. A vezérlésnek ellenütemben kell bekövetkeznie, így a terhelésen egy-egy tranzisztor váltakozó áramának a kétszerese jelenik meg. Az ilyen teljesítményfokozatok csak alacsony minőségi követelményeket képesek kielégíteni a transzformátoros csatolások miatt. Olyan helyeken alkalmazzák, ahol a rendelkezésre álló tápfeszültség túl kicsi (zsebrádiók).
Komplementer teljesítményerősítő:
A megvalósításnál alkalmazott két tranzisztor ellentétes réteg-elrendezésű. Ebben az esetben nincs szükség a bemeneti fázisfordító transzformátorra, mivel a vezérlőjel pozitív félperiódusa az NPN, negatív félperiódusa a PNP tranzisztort nyitja ki és vezérli.
Működés:
- Ha nincs vezérlőjel, mindkét tranzisztor lezár, ezért az áramkör nem vesz fel egyenáramú teljesítményt
- A vezérlőjel pozitív félperiódusában T1 nyit (T2 lezár), a terhelésen a vezérlőjel nagyságától függő I1 áram folyik
- A vezérlőjel negatív félperiódusában T2 nyit (T1 lezár), a terhelésen a vezérlőjel nagyságától függő I2 áram folyik
A teljesítménytranzisztorok munkapontját a D1 és D2 nyitóirányban polarizált diódák ál-lítják be. A diódák kis értékű differenciális ellenállása váltakozó áramú szempontból gyakor-latilag rövidre zárja a két tranzisztor bázisát. Az áramkör stabilitását az R5 ellenállással meg-valósított negatív visszacsatolás is növeli, ami hatékonyan csökkenti a fellépő torzításokat.

ISMERTESSE A BIPOLÁRIS ÉS TÉRVEZÉRLÉSŰ TRANZISZTOROKBÓL FELÉPÍTETT DIFFERENCIÁLERŐSÍTŐ KAPCSOLÁSI MEGOLDÁSAIT, A MUNKAPONT-BEÁLLÍTÁS MÓDJÁT ÉS A KISJE

Differenciál erősítő:
A műveleti erősítők bemeneti fokozati az eredő áram- és feszültségdrift lehetőleg kis szinten tartására a bemeneten differenciál fokozatokat alkalmaznak. A differenciálerősítők két szimmetrikus erősítőfokozatból épülnek fel.
Bipoláris tranzisztorral Térvezérlésű tranzisztorral
A tranzisztorok bázisa (FET-nél a kapuelektródái) képezi a földhöz képest a szimmetri-kus bemeneti pontokat. A szimmetrikus kimeneti feszültség (Ukis) a két kollektor (FET-nél a két drain-elektróda) között jelenik meg. A differenciálerősítő ideálisnak tekinthető, ha a két tranzisztor paraméterei és a megfelelő ellenállások tökéletesen egyformák, tehát felépítésé-ben és tulajdonságaiban szimmetrikus a kapcsolás.
A valóságos differenciálerősítők esetén is a szimmetrikus felépítésre törekszünk, de a tökéletes szimmetria csak megközelítő. Azonos bemeneti feszültség beállítása nem eredmé-nyez azonos kollektoráramot. A nemkívánatos aszimmetria miatt nulla bemeneti jelnél is Ukis≠0. Ennek a kompenzálása ellentétes aszimmetria létesítésével lehetséges, amelyet nullá-zásnak, vagy ofszetkiegyenlítésnek nevezünk.
Differenciálerősítő nullázási lehetőségei
Differenciális vezérlés:
A két bázist, illetve vezérlőelektródákat a földhöz képest különböző jelek vezérli. Töké-letes szimmetriát feltételezve, a két tranzisztor áramainak változása is azonos nagyságú és fázisú, azonosan változik tehát a két kollektor potenciálja is. Ezért szimmetrikus kimeneti jel nincs:.
Differenciálerősítő vezérlése
Feltételezzük, hogy a differenciálerősítőt az Ube1 és Ube2 feszültségek vezérlik. A két bemeneti feszültséget mindig felbonthatjuk egy Ubek közös módusú és egy Ubes szimmetrikus (differenciális) feszültség-összetevőre:,. Ebből a szimmetrikus és a közös módusú bemeneti feszültség:,.
A bemenetekre kapcsolt vezérlő jelek hatására a kimeneteken keletkező feszültségek is két összetevőkre bonthatók. A tranzisztorok úgy működnek, mintha terheletlen emitter-kapcsolású fokozatok lennének, amelyek erősítése:, megegyezik a szimmetrikus (differenciá-lis) erősítéssel.
Közös módusú vezérlés:
A differenciálerősítő két párhuzamosan kapcsolt, emitter-kapcsolású fokozatnak te-kinthető. A kimeneten fellépő feszültségváltozás mindkét kollektoron azonos fázisú:.
A közös módusú feszültségerősítés:.
A közös módusú feszültségerősítés ideális esetben 0. A valóságos differenciálerősítők esetén a kimeneti közös módusú feszültség nem marad tökéletesen állandó, hanem a bemeneti jel hatására változik. Ugyanakkor a közös módusú erősítés sem nulla. A valóságos differenci-álerősítők minőségét a differenciális és közös módusú feszültségerősítések hányadosa fejezi ki, amelyet közös módusú feszültség-elnyomási tényezőnek (KME) neveznek.

ÉRTELMEZZE A VISSZACSATOLÁS FOGALMÁT, FAJTÁIT! CSOPORTOSÍTSA A NEGATÍV VISSZACSATOLÁSOKAT ÉS ISMERTESSE AZ EGYES TÍPUSOK HATÁSÁT AZ ERŐSÍTŐK JELLEMZŐI

Visszacsatolás fogalma, fajtái:
A visszacsatolás lényege, hogy az erősítő kimeneti jelének egy részét visszavezetjük a bemenetére egy visszacsatoló négypólus segítségével. A bemeneti jel és a visszacsatolt jel fázishelyzetének függvényében megkülönböztetünk:
- Negatív visszacsatolást: a visszacsatolt jel fázisa ellentétes a bemeneti jel fázisával, a két jel egymás ellen hat
- Pozitív visszacsatolást: a kimeneti jelnek a bemenetre visszavezetett része fázisban van a bemeneti jellel, a két jel összeadódik. A nagyobb mértékű visszacsatolás begerjedést idéz elő, ezért erősítőkben nem alkalmazzák
Ha Uv és Ube azonos fázisúak, a hurokerősítés pozitív előjelű és pozitív visszacsatolásról beszélünk. Ha Uv és Ube ellentétes fázisúak, a hurokerősítés negatív előjelű és negatív vissza-csatolás jön létre.
A pozitív visszacsatolás jelerősítésre nem alkalmas, mivel kedvezőtlenül befolyásolja az erősítő jellemzőit. Jelentősége viszont annak tulajdonítható, hogy erős pozitív visszacsato-lás esetén a β*Au hurokerősítés megközelíti az 1-et, és a visszacsatolt erősítés végtelen nagy értékű lehet. Ez azt jelenti, hogy az erősítő begerjed és bemeneti jel nélkül is képes kimeneti jelet szolgáltatni. Ezen az elven működnek az oszcillátorok.
Negatív visszacsatolás:
Attól függően, hogy a visszacsatolt jel a kimeneti feszültséggel vagy a kimeneti áram-mal arányos, megkülönböztetünk feszültség- és áram-visszacsatolást. További felosztás sze-rint lehet soros és párhuzamos visszacsatolás.
A kimeneti feszültség kevésbé változik a negatív visszacsatolás következtében, ez csak úgy lehetséges, ha az erősítő kimeneti ellenállása csökken. A negatív feszültség-visszacsatolás az erősítő kimeneti ellenállását csökkenti.
Negatív áram-visszacsatolás estén, az erősítés csökken, tehát a kimeneti feszültség is csökken. Megállapítható, hogy a kimeneti feszültség nagyobb mértékben változik a negatív visszacsatolás következtében. Ez csak úgy lehetséges, ha az erősítő kimeneti ellenállása nő. A negatív áram-visszacsatolás az erősítő kimeneti ellenállását növeli.
A soros negatív visszacsatolás növeli az erősítő bemeneti ellenállását:. A párhuzamos negatív visszacsatolás csökkenti az erősítő bemeneti ellenállását:.
Az ideális erősítő bemeneti ellenállása végtelenül nagy, kimeneti ellenállása pedig vég-telenül kicsi. Ezért az erősítőknél a bemeneti ellenállás növelése és a kimeneti ellenállás csök-kentése a cél. Ennek megvalósítására az erősítő bemenetén soros-, kimenetén feszültség-visszacsatolást alkalmaznak.
Soros negatív áram-visszacsatolás:
Az áramerősítés független a visszacsatolástól, a feszültségerősítés viszont csökken. A bemeneti ellenállást és a kimeneti ellenállást egyaránt növeli a visszacsatolás.

Párhuzamos negatív feszültség-visszacsatolás:
Párhuzamos feszültség-visszacsatolás alkalmazásakor a feszültségerősítés független a visszacsatolástól, az áramerősítés pedig csökken. Ennek a visszacsatolásnak a hatására mind a bemeneti, mind a kimeneti ellenállás csökken.

Soros negatív feszültség-visszacsatolás:
Ha az ube bemeneti feszültség nő, nő az uki kimeneti feszültség, tehát az uv visszacsatoló feszültség is nő. A visszacsatoló feszültség növekedése a T1 tranzisztor vezérlőjelét csökkenti, tehát a bemeneti jel növekedése ellen hat.

Párhuzamos negatív áram-visszacsatolás:
A T1 tranzisztor nyugalmi bázisáramát feszültségosztós megoldással az R1, R2 ellenál-lások állítják be, felhasználva az RE2 és R’E2 soros eredőjén fellépő feszültségesést. Ezáltal egy egyenáramú negatív visszacsatolást is létesítünk, amit a munkapont stabilitásának a növelésére alkalmaznak (hőmérsékletváltozás esetén).

INDOKOLJA A TÖBBFOKOZATÚ ERŐSÍTŐK ALKALMAZÁSÁNAK SZÜKSÉGESSÉGÉT! ISMERTESSE AZ ERŐSÍTŐFOKOZATOK CSATOLÁSÁNAK MÓDJAIT ÉS HATÁSUKAT A MUNKAPONT BEÁLLÍTÁ

Többfokozatú erősítők:
A gyakorlati alkalmazások esetén szükséges igen nagy feszültségerősítést egyetlen erő-sítőfokozat általában nem képes teljesíteni. A nagy erősítés és az egyéb jellemzők biztosítása, csak több megfelelő típusú erősítőfokozat láncba kapcsolásával valósítható meg. A fokozatok egymás után kapcsolt négypólusoknak tekinthetők.
Közvetlen csatolás rövidzárral:
Az alsó határfrekvenciát (fa=0) és az erősítő stabilitását figyelembe véve a közvetlen csatolás a többfokozatú erősítők legkedvezőbb csatolási módja. Ez az egyetlen csatolási mód egyenfeszültségű jelek erősítésére. Ugyanakkor váltakozó feszültségű jelek erősítésére is al-kalmas. A közvetlen csatolt erősítőket DC-erősítőknek nevezzük.

Többfokozatú, közvetlen csatolású erősítő
A második erősítőfokozat munkapontját az első fokozat állítja be. Feltételezve, hogy a két tranzisztor azonos munkapontban dolgozik, ez csak úgy állítható be ha RE2>RE1 és RC2
Közvetlen csatolás feszültségosztós szinteltolóval:
A szinteltolók olyan négypólusok, amelyek az egyes fokozatok közé kapcsolva úgy hozzák létre a szükséges egyenfeszültség esést, hogy közben a felerősítendő jelet minimális értékben csillapítják.

Az egyenfeszültség megfelelő leosztását az R3, R4 ellenállásokból álló feszültségosztó biztosítja. A kapcsolás hátránya, hogy az erősítendő jelet is osztási arányának függvényében leosztja.
Közvetlen csatolás diódás szinteltolóval:
Kis egyenfeszültség-különbségek esetén alkalmazhatók eredményesen. A kapcsolás a dióda nyitóirányú tartományának lineáris szakaszát használja ki. Az R ellenállás a dióda munkapontját állítja be. Az egyenfeszültségű szinteltolás mértéke megegyezik a dióda nyitó-irányú feszültségével. Több diódát sorba kapcsolva 2-3V-ig hozható létre szinteltolás az átvi-teli jellemzők jelentősebb romlása nélkül.

A diódás szinteltoló előnye, hogy a T1 kollektor-feszültség változását csillapítás nélkül továbbítja a T2 tranzisztor bázisára, mivel a dióda kis értékű differenciális ellenállásán elha-nyagolható feszültségesés jön létre.
Közvetlen csatolás Zener-diódás szinteltolóval:
Nagyobb szinteltolás megvalósítására alkalmas. A Zener-dióda munkapontját az R el-lenállás, a letörési tartományban állítja be. Ebben az esetben a diódán a Zener-feszültséggel azonos feszültségesés jön létre. A Zener-dióda differenciális ellenállása nagyon kicsi, ezért a hasznos jelet csillapítás nélkül viszi át a T2 bázisára.

A kapcsolás hátránya, hogy a Zener-dióda működése a letörési jelenségek következté-ben nagy zajtényezővel rendelkezik, ezért nagy erősítésű fokozatoknál nem célszerű alkal-mazni.
Közvetlen csatolás tranzisztoros szinteltolóval:
A T2 PNP-tranzisztor a T1 kollektor-feszültségét ellentétes irányban tolja az RC2 és RE2 ellenállások értékeinek függvényében, így a T3 tranzisztor bázisának előfeszítése megfelelően alacsony szintű lesz.

A közvetlen csatolt erősítők legnagyobb problémája a munkapont eltolódás, vagy a drift. A munkapont eltolódása, vándorlása azért okoz gondot, mert az egyenfeszültség és a jel között nincs semmilyen különbség. A bemeneti áram kicsiny változása mindenképpen nagy változá-sokat idéz elő a kimeneti teljesítményben.
RC csatolás:
A Ccs2 csatoló kondenzátor reaktanciája az első fokozat kimeneti ellenállásával és a má-sodik fokozat bemeneti ellenállásával feszültségosztót képez. Ez a leggyakrabban alkalmazott csatolási mód váltakozó feszültségű jelek erősítésére. Az ilyen csatolású erősítőket AC-erősítőknek nevezzük.

Ahhoz, hogy a csatoló kondenzátor ne befolyásolja a hasznos jel átvitelét, reaktanciája sokkal kisebb kell legyen a második fokozat bemeneti ellenállásánál. A megengedhető szint-csökkenés 3dB. Ekkor a kondenzátor kapacitása:. Az első és második fokozat feszültségerősí-tése:
;
Az erősítő feszültségerősítése: Au=Au1*Au2.
Transzformátoros csatolás:
Feltételezzük, hogy a két transzformátor áttétele. A transzformátoros csatolást főleg magasfrekvenciás váltakozó feszültség erősítőkben használják. Alkalmazásának előnye, hogy illesztést valósít meg az erősítő fokozatok között. Nagy stabilitás érhető el vele és a transz-formátor tekercseiben nem nagy az egyenáramú veszteség.

MAGYARÁZZA EL KARAKTERISZTIKÁK ALAPJÁN A BIPOLÁRIS ÉS A TÉRVEZÉRLÉSŰ TRANZISZTOROK MŰKÖDÉSÉT KAPCSOLÓÜZEMBEN! RAJZOLJON FEL TIPIKUS INVERTER KAPCSOLÁS

Bipoláris tranzisztor kapcsolóüzemben:
Logikai áramkörben közös emitteres alapkapcsolásban, mint kétállapotú kapcsolóelem működik. A tranzisztor telített és lezárt állapota megfelel egy bekapcsolt, illetve kinyitott kapcsolónak. Az RC kollektor ellenállás munkaegyenese a tranzisztor kimeneti jelleggörbéiből kimetszi a telített, illetve a lezárt állapotnak megfelelő A és B munkapontokat. A telített tran-zisztor kollektorán egy kis UL maradék feszültség lép fel. Emiatt az alacsonyabb logikai fe-szültségszint értéke, UL sohasem lehet pontosan 0V, hanem annál egy kissé pozitívabb. A lezárt tranzisztoron keresztül mindig folyik a kollektor-emitter maradékáram. Ezért a na-gyobb feszültségszint értéke UH sohasem éri el az UT tápfeszültség értékét, hanem a mara-dékáram által az RC munka-ellenálláson létrehozott feszültségeséssel ennél kisebb.

Elvi és helyettesítő kapcsolás Kimeneti jelleggörbe-sereg
MOS térvezérlésű tranzisztor kapcsolóüzemben:
Az integrált logikai áramkörökben a MOS térvezérlésű tranzisztorokat alkalmazzák. A bipoláris tranzisztorhoz hasonlóan használható kétállapotú üzemmódban is. Ha az UGS kisebb mint az UT0 küszöbfeszültség, akkor a MOS tranzisztor lezárt állapotban van, a drain-feszültség az UT-tápfeszültséggel egyenlő. Abban az esetben, ha UGS egy adott mértékben na-gyobb UT0-nál, akkor a tranzisztor telítési tartományban vezet, és a drain-feszültsége majd-nem nulla.

Elvi kapcsolás N-csatornás MOS átviteli jelleggörbéi
Inverterek:
A negáció művelet legegyszerűbben egy kapcsoló üzemű emitter-kapcsolású tranzisztor-ral valósítjuk meg. A –Us segédfeszültség a tranzisztor stabil lezárását biztosítja.
Ha az A bemenet L szinten van a tranzisztor zárt állapotban van és kollektorán közel tápfeszültség (H szint) mérhető. Ha A bemenetre pozitív feszültség (H szint) kerül a tranzisz-tor vezetni fog. A vezető tranzisztor kollektor-emittere között L szint mérhető. Tehát teljesül a NEM kapcsolat. Az inverter kimeneti feszültsége függ a terhelő áram nagyságától, így a ki-meneti feszültség széles tartományban változhat. Ezért ezt a kapcsolást szabad szintű inverternek nevezik.
Az inverterek másik fajtája a megfogott szintű inverter. A kimeneti feszültség terhelés-től való függetlenségét egy DM jelű „megfogó” diódával küszöböljük ki, mely dióda a kimeneti feszültséget egy Uki=UM+0,6V szinten rögzíti. Ha a terhelőáram megnő, a dióda kinyit, így a kimenet feszültségét a terhelő áramtól függetlenül állandó értéken tartja.

ISMERTESSE AZ ELEKTRONIKUS KÉSZÜLÉKEK DOBOZAINAK KIALAKÍTÁSI MÓDOZATAIT! JELLEMEZZE A RACK RENDSZERT ÉS TÉRJEN KI ALKALMAZÁSÁNAK ELŐNYEIRE! MUTASSA BE

Az elektronikai berendezések mechanikai felépítése eltér a hagyományos technológiától. Az alkatrészek gyártását már nem egyedi vagy tömeggyártási eszközökkel, berendezésekkel gyártják, hanem számítógéppel vezérelt eszközökkel. Ezek lehetnek:
- Leszabó gépek
- Widemann jellegű lyukaszók
- CNC vezérlésű hajlító
- CNC vezérlésű eszterga – maró gépek
A professzionális berendezés mechanikai felépítése:
- Előlap: olyan mechanikai építőelem, amelyben a műszeregység üzemeltetéséhez szükséges kezelő- és jelző-elemek, csatlakozók, szerelvények, valamint feliratok helyezhetők el. Pl.: rekeszelőlap – kártyarendszereknél alkalmaznak; fiókelőlap – kártya-, rekeszkészülék és vegyes fióknál alkalmaznak.
- Váz: az a térben erősen tagolt mechanikai építőelem, amely alkatrészek, alkatrészcsoportok, keretek, ill. egyéb szerelvények egybefogására alkalmas és ezeknek részleges mechanikai védelmet biztosít.
- Burkolat: többnyire olyan lemezekből készült építőelem, amely a kész szerkezet befedése, árnyékolása, védelme mellett esztétikai követelményt is kielégít.
- Ajtó: olyan építőelem, amely a készülékszekrény kezelőelemeinek, csatlakozóinak, szerelvényeinek az elzárhatóságát biztosítja üzem közben, kinyitva viszont megkönnyíti az ellenőrzést, javítást.
Építőegységek:
- Rekesz: olyan szerelési építőegység, amelynek méretei a fiókméreteknél kisebbek, ezáltal a fiókban elhelyezhetők. Dobozba helyezve önálló készülék építésére alkalmas. Építőelemei szerint lehet:
o Kártyarekesz: olyan szerelt építőegység, amely áramköri kártyák befogadására alkalmas
o Készülék-, műszerrekesz /plug-in/: olyan szerelési építőegység, amely önálló készüléknek, műszeregységnek tekinthető
- Fiók: olyan szerelési építőegység, amelynek magassági és szélességi méretei illeszkednek a dobozok és burkolt szekrényvázak belső méreteihez, és a teljes készülék, műszer vagy a készülék egyes funkcionális egységeinek elhelyezésére és rögzítésére alkalmasak:
o Készülék-, műszerfiók: olyan szerelési építőegység, amely készülékdobozba vagy szekrényvázba helyezve a teljes készülék, ill. annak befogadására alkalmas
o Kártyafiók: olyan építőegység, amely készülékdobozba, vagy szekrényvázba helyezve áramköri kártyák külön befogadására alkalmas
- Burkolt szekrényváz: burkolattal bíró szilárd szerkezet, amely a rekeszek, ill. fiókok befogadására alkalmas. Villamos szerelvények esetén felületvédelemmel kell ellátni.
- Asztali készülék: rekeszeket vagy fiókokat befogadó készülékdoboz.
- Fiókos szekrény: rekeszeket vagy fiókokat befogadó burkolt szekrényváz.
A műszeriparban rendkívül elterjedt a 19” (colos) vázszerkezet rendszer. A KGSZ 81.0207-es szabványsorozat foglalkozik. A 19”-os vázrendszer előírásainak megfelelően kialakított műszerek, készülékek esetében az előlapnak a készülék felerősítésére szolgáló oldalt kiálló részét több cég külön levehető szegletként képezi ki. A szegleteket eltávolítva a műszer asztali készülékként használható. Az asztali készülékeknek vázrendszerbe behelyezhető kialakítása az alábbi előnyökkel jár:
- Egyféle típust kell csak gyártani, amely asztali készülékként és vázrendszerbe behelyezve egyaránt használható
- A készülék mindkét felhasználási mód esetén azonos körülmények között működik. A készülék doboza, burkolata a vázrendszerben is teljesíti feladatát, pl. árnyékol, környezeti hatások ellen védelmet nyújt.
- Levehető felerősítő szeglet alkalmazása esetén kedvező térkihasználás érhető el mindkét alkalmazási móddal.
A műszeriparban a Kontakta gyár által „Kontasett” néven forgalomba hozott 19”-os vázrendszer, egyre jobban elterjed. A rendszer előnye, hogy tömegben, extrudálással alumíniumötvözetből gyártható idomdarabokból készül, és ezért könnyű, gazdaságos konstrukció.
Hőtani alapfogalmak:
Hővezetés: a hőnek részecskéről részecskére való továbbítása, a részecskék kinetikai energiájának kicserélése útján.
Átmeneti ellenállás: a szabályos vezetéses hőkezelés egyik változata a határfelületen fellépő hővezetés. A határfelület felszíne elsősorban a fizikailag néhány ponton érintkező felületek közötti egyenetlenségekből áll. Az érintkező felületek között a hőközlés a légrésen és a fizikailag érintkező pontokon keresztül egyaránt hővezetés útján megy végbe. Az elektronikai készülékekben használt kitöltő anyagok: szilikonzsírok, híg szilikongumik és a lágy fémek, mint például az indium.
Hőszállítás (konvekció): szilárd test és a vele érintkező áramló gáz vagy folyadék közötti hőátadás. A felülettel érintkező közeg részecskéi viszik fel a hőenergiát, majd tovaáramolnak. Ha a közeg áramlása a felmelegedés okozta sűrűségváltozás miatt jön létre, a hőszállítási folyamatot természetes konvekciónak nevezzük.
Hősugárzás: a hősugárzó hőcsere a testek által, hőmérsékletüktől függő mértékben kisugárzott, ill. elnyelt elektromágneses hullámok útján jönnek létre. A hőátadás hősugárzás útján anyagi közvetítő közeg nélkül, elektromágneses hullámok segítségével jön létre. A 0,1 és 100 μm közötti hullámhosszak tartományát hősugárzási tartománynak nevezik. Egy testnek az a képessége, hogy valamilyen hullámhosszon hőenergiát sugározzon, a test hőmérsékletétől és a sugárzó felület jellemzőitől függ.
Hűtőbordák:
A hűtőbordák alkalmazásának célja, hogy a felület nagyságát járulékos hőátadási felülettel megnöveljük. Alakjuk igen változatos, így többek között négyszögletes, parabolikus, hiperbolikus és hengeres hűtőbordák vannak. A legáltalánosabb geometriai alakzat a függőleges négyszögletes hűtőborda. Egy hűtőborda felülete és a környezeti hőnyelő közti hőátadásra a Ф=ηKA/tfel-tk/ egyenlet vonatkozik. A hűtőborda η hatásfoka annak mértékét adja meg, hogy a hűtőborda mennyire képes külső csúcsának hőmérsékletét a bordahő hőmérsékletével azonos értéken tartani. Állandó hőmérsékletprofilú hűtőbordák esetében a külső hőátadási egyenlet általános alakjára redukálódik: Ф=KA/tfel-tk/.
A hűtőbordák hatásfoka diagrammok segítségével határozhatók meg. A görbék használatához szükség van a hűtőborda magasságának, vastagságának, hővezető- képességének, valamint a teljes konvekviós és hősugárzási együtthatónak az ismeretére vagy legalább ezek becsült értékére.
A hűtőborda egészére vonatkozó KA érték a sugárzási és a szabad konvekciós hővezető- képességből tevődik össze, és a KA=αAfel+αrAr összefüggéssel írható fel. Az α szabad korrekciós tényező a bordák magasságával és egymástól való távolságával van kapcsolatban, amennyiben α a hűtőborda teljes Afel konvekciós felületére vonatkozik. A maximálisan elérhető érték a lapos lemezhez tartozik, ezért általános tervezési szabálynak tekintendő, hogy a bordákat egymástól olyan távolságban kell elhelyezni, hogy az egyes bordafelületek konvekciós áramlási profilja ne hason egymásra. A borda magasság – távolság arányánál /h/k az 1:1…2:1 értékek jó szabad konvekciós hőátadást biztosítanak.
Anyagtakarékosság céljából olyan lapos keresztmetszetet kell választani, hogy nagy legyen a kerület adott területű keresztmetszet esetén. Különös gondot kell fordítani a hűtőborda és a hőforrás, pl. tranzisztor közötti hőellenállás minél kisebb értéken való tartására. Nagyobb teljesítmények esetén jól meghúzható csavaros kötést kell alkalmazni és az érintkező felületeket a hőt viszonylag jól vezető, az üzemi hőmérsékleten ki nem olvadó szilikonzsírral kell bevonni. A fémesen érintkező pontok közül a szilikonzsír az összeszorító erő hatására kiszorul, ott nem zavarja a hőátadást, a levegő kiszorításával a többi helyen viszont javítja.

MAGYARÁZZA EL A TÉRVEZÉRLÉSŰ TRANZISZTOROKKAL FELÉPÍTETT ALAPKAPCSOLÁSOK MUNKAPONT-BEÁLLÍTÁSÁNAK MÓDJÁT! ISMERTESSE HOGYAN HATÁROZHATÓK MEG HELYETTESÍ

Source kapcsolású erősítőfokozat:
A kapcsolás bemenete a gate-source, a kimenet a drain-source, a közös elektróda a source. A működés során a tápegység egyenáramú teljesítménye alakul át a vezérlő ug generá-tor által meghatározott ütemben váltakozó áramú teljesítménnyé, és az így felerősített feszült-séget az Rt terhelés használja fel.
Feltételezve, hogy az ube bemeneti feszültség pozitív irányban nő, ez a változás csökken-ti az UGS záróirányú feszültséget, és az ID csatornaáram növekszik. A csatornaáram növekedé-se előidézi az RD ellenálláson eső feszültség növekedését, amely ugyanakkor az UDS feszült-ség csökkenését eredményezi. Ezt a változást a Cki csatolókondenzátor a kimenetre közvetíti, és így a kimeneti feszültség csökken. Mivel az uki feszültség változása ellentétes irányú az ube feszültség változásával, a source-kapcsolás fázist fordít.
Munkapont beállítása: a munkaponti adatokat az alkalmazott tranzisztor karakterisztikái alapján az egyenáramú munkaegyenes segítségével határozzuk meg. A szerkesztésnél az M-munkapontot az A-osztályú beállításra érvényesen, a munkaegyenes közepén kell felvenni. A kapcsolás egyenáramú munkaellenállása eben az eset-ben: RD+RS. Ha a tápfeszültség, és az egyenáramú munkaellenállás értékét ismertnek tekint-jük, a tranzisztor három munkaponti adata a karakterisztikáról leolvasható. A két munkapont-beállító ellenállás értéke, a munkaponti adatok ismeretében számítással meghatározható:;.
Váltakozó áramú jellemzők:

- Feszültségerősítés:
- Áramerősítés:
- Bemeneti ellenállás: az az ellenállás, amely az erősítő bemenetét lezárja, ha a meghajtó generátort nem vesszük figyelembe.
- Kimeneti ellenállás: az az ellenállás, amely az erősítő kimenetét lezárja, amikor a terhelő ellenállás nem terheli a kimenetet.
Drain kapcsolású erősítőfokozat:
A kapcsolás bemenete a gate-drain, a kimenet a source-drain, a közös elektróda a drain. Az ube bemeneti feszültség pozitív irányban nő, ez a változás csökkenti az UGS záróirányú feszültséget, és az ID csatornaáram növekszik. A csatornaáram növekedése előidézi az RS el-lenálláson eső feszültség növekedését. Ezt a változást a Cki csatolókondenzátor a kimenetre közvetíti, és így a kimeneti feszültség pozitív irányban változik. Mivel az uki feszültség válto-zása követi az ube feszültség változását, a drain-kapcsolás nem fordít fázist.

Munkapont beállítása: a munkaponti adatokat az alkalmazott tranzisztor karakteriszti-kái alapján, az egyenáramú munkaegyenes segítségével határozzuk meg. A szerkesztésnél az M-munkapontot az A-osztályú beállításra érvényesen, a munkaegyenes közepén kell felvenni. A kapcsolás egyenáramú munkaellenállása eben az esetben: RS. A gate-osztó két ellenállásá-nak értéke a munkaponti adatok ismeretében kiszámítható:;

Váltakozó áramú jellemzők:

- Feszültségerősítés:
- Áramerősítés:
- Bemeneti ellenállás:
- Kimeneti ellenállás:
Gate kapcsolású erősítőfokozat:
A kapcsolás bemenete a source-gate, a kimenet a drain-gate, a közös elektróda a gate. Az ube bemeneti feszültség pozitív félperiódusában növekszik az UGS záróirányú feszültség, és az ID csatornaáram csökken. A csatornaáram növekedése előidézi az RD ellenálláson eső feszültség növekedését. Ezt a változást a Cki csatoló kondenzátor a kimenetre közvetíti, és így a kimeneti feszültség pozitív irányban változik. Mivel az uki feszültség változása követi az ube feszültség változását, a gate-kapcsolás nem fordít fázist.