PARAMETRA TE RENDESISHEM TE PUNES SE AMPLIFIKATOREVE

Transcription

1 Kapitulli 1 PARAMETRA TE RENDESISHEM TE PUNES SE AMPLIFIKATOREVE 1. NJOHURI TE PERGJTHSHME Të gjitha skemat me tranzistor janë polarizuar sipas njërës nga mënyrat e studiura më parë. Gjatë këtij kapitulli do të vazhdojmë studimin e këtyre skemave duke dhënë në bazën e tranzistorit tensionin e polarizimit dhe një sinjal alternativ (ac) me vlerë të vogël. Kjo do të sjellë lëkundje të rrymës së kolektorit, e cila do të ndryshojë sipas lëkundjeve ac në hyrje. Tensioni në dalje ndryshon me të njëjtën formë dhe frekuencë. P.sh. nëse në hyrje zbatojmë sinjali alternativ me frekuencë 1 khz, në dalje do të marrim një sinjal alternativ në formë, me amplitudë më të lartë, me frekuencë 1kHz. Ky amplifikator është quajtur linear, se forma e sinjalit në dalje nuk ndryshon me formën e sinjalit në hyrje. Për aq kohë sa amplituda e sinjalit është e vogël, tranzistori do të përdorë vetëm një pjesë të linjës së ngarkesës dhe puna e tij do jetë lineare.kur sinjali në hyrje është i madh, lëkundjet do të çojnë tranzistorin në regjimin e ngopjes (saturation) ose të çkyçjes (cutoff). Sinjali në dalje do të jetë i deformuar, pasi janë prerë majat e sinjalit sinusoidal. Një sinjal i tillë në altoparlant do të ishte një zë i deformuar. Amplifikatori në këtë rast nuk punon në regjim linear pune. Ne duhet të vendosim në hyrje dhe në dalje të skemës kondensator lidhës në mënyrë që në stadin me tranzistor të hyjë dhe të dalë sinjal sa më i pastër sinusoidal, pa iu mbivendosur tensionet e vazhduara të polarizimit. Kondensatorët bypass janë si kondensatorët lidhës, por nga një anë lidhen me një pikë të patokëzuar dhe nga ana tjetër lidhet me një pikë toke (me potencial zero). 1.2 PARAMETRA TE NJE PERFORCUESI TE THJESHTE. Si e kemi përmendur dhe më parë një transistor mund të përdoret si element amplifikues (përforcues), pra sinjali alternativ në dalje të një skeme të jetë më I madh se sinjali alternativ në hyrje. Cdo përforcues është karakterizuar nga disa parametra mjaft të rëndësishëm.për thjeshtësi studimi të konsiderojme që skema e përforcuesit ndodhet

2 brenda një sistemi me dy porta: portës se hyrjes (ku zbatohet sinjali I hyrjes) dhe portës se daljes( ku lidhet rezistenca e ngarkesës). Rezistenca e hyrjes dhe e daljes së sistemit në kushtet e punës normale është mjaft e rendësishme.sistemi me dy porta tregohet në figurën 1.1. Fig. 1.1 Rezistenca e hyrjes Për portën e hyrjes, rezistenca e hyrjes e përcaktuar nga ligji I Ohmit, përcaktohet: (1.1) Rezistenca e hyrjes së një amplifikatori me transistor BJT (dypolar) është rezistencë e paster aktive e mund të marre një vlerë nga disa Ώ deri në disa M Ώ. Një ohmmeter nuk mund të përdoret për të matur rezistencën e hyrjes së amplifikatorit, pasi ai mat vlerën e rezistencës për rrymën e vazhduar. Nëse tensioni në hyrje ndryshon, rryma e hyrjes mund të llogaritet duke përdorur të njëjtën vlerë rezistence në hyrje, për skemat me sinjale të vegjël në hyrje. Burimi I sinjalit ideal ka rezistencën e tij të brendshme 0 Ω, por ajo realisht ekzison. Rezistenca në hyrje është varësi e faktit si është lidhur tranzistori në skemë (me emitter të përbashkët, bazë të përbashkët, kolektor të përbashkët). Rezistenca e daljes Rezistenca e daljes përcaktohet në bornat e daljes duke konsideruar që sinjali I zbatuar në hyrje është 0 V.

3 (1.2) Rezistenca e daljes se nje amplifikatori me transistor BJT (dypolar) mund të marrë vlerë nga disa Ώ deri në 2 M Ώ. Një ohmmetër nuk mund të përdoret për të matur rezistencën e daljes së amplifikatorit, pasi ai mat vlerën e rezistencës për rrymën e vazhduar. Koeficienti i amplifikimit për tension alternativ. Ky koeficient është mjaft I rëndësishëm dhe përcaktohet : (1.3) Ai tregon sa herë më i madh është vlera ( efektive,maksimale,etj ) e sinjalit në dalje në lidhje me vlerën korresponduese të sinjalit në hyrje. A v është më i madh në skemën e amplifikatorit pa rezistencë ngarkese (R L ). Koeficienti I amplifikimit për rrymë alternativ. Përcaktohet nga raporti I rrymës në qarkun e daljes me rrymën në qarkun e hyrjes: (1.4) Për amplifikatorët me transistor BJT, A I mund të ndryshojë nga vlera më të vogla se 1 deri në vlera më të mëdha se 100. Pra përfundimisht parametrat më të rëndësishëm të punës së një amplifikatori janë: rezistenca e plotë e hyrjes Zi, rezistenca e plotë e daljes Zo, koefiçienti i amplifikimit për tension alternativ Av, dhe koefiçienti i amplifikimt për rrymë alternative, A i. Efekti i frekuencës në punën e amplifikatorit do të studiohet në kapitujt në vazhdim. 1.3 ZEVENDESIMI I TRANZISTORIT PER RRYMEN ALTERNATIVE

4 Për të studiuar më thjesht amplifikatorin vetëm për rrymën alternative është e nevojshme të ekuivalentojmë tranzistorin me një diode dhe në seri me të një burim rryme të kontrolluar nga rryma (rryma në qarkun e daljes është funksion i rrymës në qarkun e hyrjes). Amplifikatorët me tranzistorë BJT janë elementë të kontrolluar nga rryma. SKEMA ME BAZË TË PËRBASHKËT Tranzistori me bazë të përbashkët dhe skema ekuivalente e tij.tregohen në figurën 1.2. Fig. 1.2 Skema me bazë të përbashkët dhe skema ekuivalente e saj. Kalimi bazë emiter polarizohet në të drejtë (dhe sillet si një diodë), ndërsa kalimi kolektor-bazë polarizohet në të kundërt kur tranzistori punon në regjim amplifikimi. Rryma e qarkut të daljes varet nga rryma e qarkut të hyrjes I e. Kujtojmë që rezistenca për rrymën alternative e diodës gjendet r ac = 26mV / I D, ku I D është rryma e pikës së punës së diodës. Në rastin tonë : Kjo rezistencë paraqet rezistencën ekuivalente të rrymës alternative të kalimit bazëemiter dhe llogaritet nëpërmjet rrymës së vazhduar I E. Qarku ekuivalent i tranzistorit do të tregohet si në figurën 1.3:

5 Fig.1.3 Skema ekuivalente e tranzistorit sipas modelit r e. Shihet qartë izolimi i qarkut të hyrjes nga qarku i daljes. Rezistenca e plotë e hyrjes së tranzistorit në skemën me bazë të përbashkët është: (1.5) Vlera e saj shkon nga disa ohm deri në rreth 50 Ώ. Për të përcaktuar rezistencën e plotë në dalje mendojmë se sinjali në hyrje është zero, pra edhe I e = 0. Duke ditur që I c = I e nxjerrim I c = 0A. Qarku i daljes duket si qark i hapur me : (1.6) Vlerat e Z o janë realisht të rendit M Në skemën me bazë të përbashkët rezistenca e hyrjes është relativisht e vogël dhe rezistenca e daljes është shumë e madhe. Për të përcaktuar koefiçientin e amplifikimit për tensionin lidhim në dalje rezistencën e ngarkesës R L, si në figurën 1.4: Fig. 1.4 Koefiçienti I amplifikimit për tensionin gjendet:

6 (1.7) Amplifikimi i rrymës përcaktohet: (1.8) SKEMA ME EMITER TË PËRBASHKËT Për skemën me emiter të pëërbashkët, bornat e hyrjes janë midis bazës dhe emiterit, ndërsa bornat e daljes janë midis kolektorit dhe emiterit, pra emiteri është i përbashkët për hyrjen dhe daljen e amplifikatorit, si në figurën 1.5. Fig.1.5 Skema me emiter të përbashkët dhe skema ekuivalente ac. Rryma e hyrjes është rryma e bazës dhe rryma e daljes është rryma e kolektorit. Si e dimë nga mësimet e kaluara:

7 Rryma e emiterit gjendet: Meqë është shumë më e madhe se 1, ne do të përdorim barazimin e përafërt: Rezistenca në hyrje: por Dhe (1.9) Për skemën me emiter të përbashkët Z i merr vlera nga disa qindra deri në vlera të rendit K. Për V i =0, I c =0, rezistenca e daljes është: (1.10) Për skemën me emiter të përbashkët Z o merr vlera në rendin (40-50) K. Nëse r o nuk merret parasysh, atëherë Z o konsiderohet infinit. Në përcaktimin e V o duhet të merret parasysh edhe shenja minus që lidhet me drejtimin e rrymës I o, figura 1.6: Fig. 1.6 Përcaktimi i V o.

8 Pra: (1.11) Shenja minus tregon që sinjali në dalje është në kundërfazë me sinjalin e hyrjes. Koefiçienti i amplifikimit të rrymës : (1.12) Përfundimisht skema ekuivalente ac e skemës me emiter të përbashkët është si në figurën 1.7: Fig.1.7 Skema ekuivalente ac e skemës me emiter të përbashkët Për skemën me kolektor të përbashkët arësyetojmë si për skemën me emiter të përbashkët.. Shënim: Modeli r e për një tranzistor është i ndjeshën ndaj ndryshimeve të pikës së punës, pra me ndryshimin e pikës së punës, ndryshon r e. Studimi mund të bëhet edhe me modelin ekuivalent hibrid, por parametrat hibridë janë përcaktuar për një pikë pune, që mund të jetë në të vërtetë pika e punës ose jo.studimi me modelin ekuivalent hibrid të amplifikatorit do të bëhet në një nivel tjetër shkollimi. USHTRIME

9 1. Për skemën e mëposhtme (figura 1.8) skiconi skemën ekuivalente dc dhe skemën ekuivalente ac sipas modelit r e. Fig. 1.8 Ushtrimi1 2. Për skemën e figurës 1.9 me sinjal në hyrje 10 mv, me rrymë emiteri 0.5 ma, = 0.980, gjeni: (a) Z i (b) V o, nëse R L = 1.2 K (c) A V (d) Z o me r o = (e) A i (f) I b Fig Rezistenca në hyrje të amplifikatorit me tranzistor me emiter të përbashkët është 1.2k, = 140, r o =50k, R L = 2.5k. Përcaktoni: (a) r e (b) I b për V i = 30 mv (c) I c (d) A i = I L /I i = I L /I b (e) A V = V o /V i

10 Kapitulli 2 AMPLIFIKATORET ME BJT ME SINJALE TE VEGJEL NE HYRJE NJOHURI TE PERGJTHSHME Në amplifikatorët me tranzistor burimet e tensionit të vazhduar vendosin vlerat e tensioneve dhe rrymave të punës (qetësisë) në skemë. Burimet e rrymës alternative japin lëkundje mbi këto rryma e tensione. Mënyra më e thjeshtë e analizës së punës së amplifikatorëve është të ndajmë punën në dy pjesë : të analizojmë skemën një herë për rrymën e vazhduar dhe një herë për rrymën alternative. Për këtë përdorim teoremën e superpozimit që të analizojmë punën e tranzistorit. Hapat e zbatimit të saj janë : 1.Zëvendësojmë të gjitha burimet e tensionit alternativ (ac) me qark të shkurtër dhe të gjithë kondensatorët me qark të hapur. Skema që fitohet është skema ekuivalente e rrymës së vazhduar. Llogaritm çdo rrymë dhe tension të vazhduar (dc) që na intereson. 2. Zëvendësojmë të gjitha burimet e tensioneve të vazhduara dhe të gjithë kondensatorët me qark të shkurtër.me qark të shkurtër, Kjo është skema ekuivalente e rrymës alternative (ac). Këtë skemë e përdorim për përcaktimin e tensioneve dhe rrymave ac. 3. Rryma e plotë në çdo degë të qarkut është shumë e rrymave ac dhe dc në këtë degë. Tensioni i plotë në çdo degë është shumë e tensioneve dc dhe ac në këtë

11 degë. 2.1 AMPLIFIKATORI ME EMITER TE PERBASHKET ME POLARIZIM FIKS. Për të gjykuar mbi punën e një amplifikatori, duhet të studiojmë skemën nën efektin e burimit të ushqimit të vazhduar dhe të burimit të sinjalit alternativ. Skema e parë që do të studuiohet është skema e amplifikatorit me emiter të përbashkët me polarizim fiks, si në figurën Sinjali në hyrje, V i, është zbatuar në bazën e transistorit, ndërsa sinjali në dalje, Vo, merret në kolektorin e transistorit.rryma e hyrjes që është rryma e bazës varet nga rryma e burimit, ndërsa rryma e daljes është e njëjtë me rrymën e kolektorit. Për të bërë analizën ac( pra për të përcaktuar Z i, Z o, A v, A i ) duhet të ndërtojmë skemën ekuivalente ac, e cila mund të ndërtohet duke konsideruar C 1 e C 2 si qark i shkurtër e burimin e ushqimit dc si të shuntuar me tokën. Duke kujtuar se si ekuivalentohet transistori nepermjet modelit r e, ndërtojmë skemën ekuivalente ac, si në figurën 2.1.

12 Fig.2.1 Skema me emiter të përbashkët me polarizim fiks. Duke kujtuar se si ekuivalentohet transistori nepermjet modelit r e, ndërtojmë skemën ekuivalente ac, si në figurën 2.2. Fig.2.2 Skema ekuivalente ac për skemën me emiter të përbashkët me polarizim fiks. Rezistenca ekuivalente për rrymën alternative e kalimit bazë-emiter, r e, mund të përcaktohet nga analiza dc. r o mund të gjendet në katalog. Duke parë skemën ekuivalente ac përcaktojmë madhësitë: Zi: Meqënëse R B është shumë më e madhe se βr e, atëherë : Zo: Nëse r o 10 R C,

13 V o mund të përcaktohet : Duke bërë raportin e tensioneve, mund të përcaktojmë Av: Nëse r o 10 R C, Ai: Koeficienti i amplifikimit të rrymës përcaktohet pas disa veprimesh matamatike: Ose afërsisht Mënyrë tjetër e përcaktimin të A i është:

14 Shenja minus në relacionin e Av tregon se sinjali në dalje është i sfazuar me 180 kundrejt sinjalit në hyrje, si tregohet në grafikun e figurës 2.3: Fig.2.3 Sinjali në hyrje dhe në dalje të skemës CE me polarizim fiks. Shembull Për skemën e mëposhtme, (figura 2.4) përcaktoni: (a)r e (b) Z i (r o = ) (c)z o (d) Av (e) A i (f) Përseritni pikën (c) me r o = 50 KΩ dhe krahasoni rezultatet.

15 Fig. 2.4 Zgjidhje: (a) Bëjmë analizën dc: kundrejt 3 kω në pikën (c) = kundrejt 100 në pikën (e)

16 USHTRIME 1. Per skemen e fig.2.5 a)percaktoni Z i, Z o b)gjeni A v,a i. c)perserite ushtrimin per r o =100kΩ Fig. 2.5 ushtrimi 1 2. Per skemen ne fig.2.6 percaktoni V cc kur koeficienti i amplifikimt te tensionit eshte A v = Fig. 2.6 Ushtrimi 2 3.Per skemen e fig.2.7: a) Llogarisni I B,I C dhe r e

17 b) Gjej Z i dhe Z o c) Llogarit A v dhe A i. Fig.2.7 Ushtrimi AMPLIFIKATORI CE ME REZISTENCE NE EMITER Në këtë skemë emiteri nuk është drejtpërdrejt I lidhur me token, por është lidhur me një rezistencë emiteri, R E, dhe kjo bën të kenë ndryshime në disa barazime matematikore. Fig. 2.8 Polarizimi i skemës CE me rezistencë në emiter.

18 Rezistenca e brendshme e daljes së transistorit r o në analizën e kësaj skeme nuk është marrë në konsiderate në skemën ekuivalentec ac, në figurën 1.18, sepse kjo do të ndërlikonte më shumë barazimet. Skema ekuivalente ac për skemën me polarizim në emiter tregohet në figurën e mëposhtme (fig.2.9): Fig. 2.9 Skema ekuivalente ac për skemën e polarizimit me rezistencë në emiter. Duke zbatuar ligjin e Kirkofit për tensionet nga ana e qarkut të hyrjes do të kishim: dhe rezistenca e plotë nga baza në tokë do të ishte: Meqë është shumë më e madhe se 1, ekuacioni do shkruhej: Meqë R E është shumë më e madhe se r e, atëherë: dhe

19 Për V i = 0, I b = 0, I b = 0 dhe si rezultat: Av: Duke zëvendësuar Z b : Ai : Duke kryer veprimet matematike si më poshtë, arrijmë në rezultatet e mëposhtme: Si përfundim:

20 ose: Shenja negative tregon se sinjali në dalje është në kundërfazë me sinjalin në hyrje. USHTRIME 1.Per skemen ne fig.2.10: a) Percaktoni r e. b) Gjej Z i dhe Z o. c) Llogarit A v dhe A i. Fig.2.10 Ushtrimi 1 2.Për skemën në fig përcaktoni R E dhe R B nëse A v =-10 dhe r e =3.8Ω. Supozoni që Z i = βr E.

21 Fig.2.11 Ushtrimi AMPLIFIKATORET CE ME PJESTUES TENSIONI Emri i skemës vjen si rezultat i një pjestuesi tensioni të vendosur nga ana e hyrjes për të polarizuar me tension të vazhduar bazën e transistorit, si shihet në figurën 2.12: Fig Skema CE e polarizuar me pjestues tensioni.

22 Duke zëvendësuar transistorin me modelin ekuivalent r e, si dhe duke ndërtuar skemën ekuivalente ac, arrijme në figurën 2.13: Fig Skema ekuivalente ac e amplifikatorit CE me pjestues tensioni nëpërmjet modelit r e Vini re që R E mungon, sepse kondensatori C E ka rezistencë të vogël (në frekuencat e punës) për rrymat alternative dhe e shunton R E. V cc shihet si tokë ac, prandaj R 1 dhe R C janë të lidhura te pika e tokës ac. Për të përcaktuar Z i i referohemi bornave të hyrjes: Madhësitë elektrike për rrymën alternative i përcaktojme si më poshtë: Zi: Zo: ose Av:

23 dhe Ai : Duke krahasuar këtë barazim me ato të para deri tani vëmë re që R ka zëvendësuar R B. Ose Nëse R' është më e madhe se 10 r e, Mes A i dhe A v ekziston një lidhje e tillë:

24 USHTRIME 1. Per fig : a) Gjej r e. b) Llogarit Z i dhe Z o. c) Gjej A v dhe A i. Fig Percaktoni V cc per skemen e fig. 2.15, nese A v =-160 dhe r o =100kΩ.

25 Fig Ushtrimi 2 3. Per skemen e fig.2.16: a) Percaktoni r e. b) Llogaritni V B dhe V C. c) Percaktoni Z i dhe A v = V o /V i. Fig Ushtrimi SKEMA ME KOLEKTOR TE PERBASHKET Në skemën me kolektor të përbashkët tensioni në hyrje jepet përsëri në bazë (si në skemat me emiter të përbashkët), ndërsa tensioni në dalje merret në emiter. Sinjali në dalje është pak më i vogël se sinjali në hyrje, pra koefiçienti i amplifikimit të tensionit është më i vogël, por afërsisht 1. Sinjali në dalje ( në emiter) është në fazë me sinjalin e hyrjes (në bazë) dhe ndjek vlerat e tij, pra të dy sinjalet marrin vlerat maksimale pozitive dhe negative në të njëjtin çast. Ky amplifikator quhet edhe "ndjekës emiterial". Skema me kolektor të përbashkët tregohet në figurën 2.17: Kjo skemë përdoret shpesh si përshtatës rezistencash midis dy stadesh, sepse paraqet rezistencë të madhe në hyrje dhe rezistencë të vogël në dalje.

26 Fig.2.17 Skema me kolektor të përbashkët Skema ekuivalente për rrymën alternative e skemës me kolektor të përbashkët tregohet në figurën 2.18: Fig Skema ekuivalente ac e skemës me kolektor të përbashkët Rezistenca në hyrje përcaktohet: ku Z b është rezistenca e plotë nga baza në tokë dhe përcaktohet:

27 Duke e thjeshtuar shprehjen e mësipërme marrim: Rezistenca në dalje, si u tha më sipër është e vogël dhe pas disa veprimesh matematike arrihet më përfundimin: Duke qënë se R E është shumë më e madhe se r e,z o afërsisht është: Koefiçienti i amplifikimit të tensionit përcaktohet duke iu referuar degës ku kalon rryma I b si nje pjestues tensioni nga ku mund të shohim : Përfundimisht: Meqë R E +r e është afërsisht sa R E, koefiçienti i amplifikimit të tensionit përafërsisht është:

28 Koefiçienti i amplifikimt të rrymës, pas veprimesh matematike rezulton: Si u tha më lart sinjali në hyrje dhe dalje janë në fazë me njëri- tjetrin. Gjatë studimit të amplifikatorit me kolektor të përbashkët për thjeshtësi nuk morëm në shqyrtim efektin e r o, duke nënkuptuar që r o>10r E. Nëse ky kusht nuk plotësohet, atëherë ndryshon Z b : Dhe A v: SHEMBULL Për skemën e mëposhtme në figurën 2.19, përcaktoni: (a) r e (b) Z i

29 (c) Z o (d) A v (e) A i (f) Përsëritni pikën (b) me r o =25K. Fig Skema e shembullit Zgjidhje

30 kundrejt (f) Për kemi, pra nuk kënaqet kushti. kundrejt 137 k.

31 USHTRIME 1. Për skemën e fig.2.20, përcaktoni: (a) r e (b) Z i (c) Z o (d) A v dhe A i (e) V o, nëse V i = 1mV 2. Për skemën e fig , përcaktoni: (a) r e (b) Z i (c) Z o (d) A v (e) A i -Fig. 2.20

32 Fig Për skemën e fig.2.22, përcaktoni: (a) I B dhe I C (b) r e, Z i dhe Z o (c) A v dhe A i Fig. 2.22

33 2.5 AMPLIFIKATORI ME BAZE TE PERBASHKET Ky amplifikator ka rezistencë të vogël në hyrje dhe rezistencë të madhe në dalje, si dhe koefiçientin e amplifikimit të rrymës më të vogël se 1. Koefiçienti i amplifikimit të tensionit është i madh.skema e amp1lifikatorit me bazë të përbashkët dhe skema ekuivalente ac tregohen në figurën 2.23 (a) (b) Fig (a) skema me bazë të përbashkët, (b) skema ekuivalente ac Si mund të shohim nga skema ekuivalente ac përcaktojmë Zi: Zo është: Koefiçienti i amplifikimit të tensionit, Av, përcaktohet duke gjetur më parë V o :

34 Si përfundim Ndërsa Ai: Pra koefiçienti i amplifikimit të tensionit, Av, është një numër pozitiv, që do të thotë se sinjali në dalje dhe në hyrje janë në fazë. Gjatë studimit vlera e r o nuk është marrë parasysh, pasi ajo është mjaft e madhe, e rendit megaohm, kështu që SHEMBULL Për skemën e mëposhtme ( figura 2.24), përcaktoni: Zgjidhje: Fig. 2.24

35 USHTRIME 1. Për skemën e figurës 2.25 përcaktoni: Fig Për skemën e mëposhtme (fig. 2.26) përcaktoni A v dhe A i :

36 Fig SKEMA ME LIDHJE TE KUNDERT NE KOLEKTOR Amplifikatori CE me lidhje të kundërt në kolektor rrit stabilitetin punës së skemës. Skema e tij tregohet në figurën 2.27, ndërsa skema ekuivalente ac në figurën 2.28:

37 Fig Skema me lidhje të kundërt në kolektor Fig Skema ekuivalente për rrymën alternative. Gjatë studimit të punës së kësaj skeme vlera e rezistencës së brendshme ac e daljes së tranzistorit, r o, është konsideruar shumë e madhe. Rezistenca në hyrje të skemës, Z i, përcaktohet si më poshtë: nga ku

38 Si rezultat: ose Rezistenca në dalje, Z o, përcaktohet duke menduar V i = 0, si shihet në skemën ekuivalente të figurës 2.29: Pra Fig. 2.29

39 Koefiçienti i amplifikimit të tensionit është: Duke zëvendësuar, marrim: Koefiçienti i amplifikimit të rrymës pasi kryejmë një seri veprimesh matematike,është: Ose për arrijmë në përfundimin: Shenja minus në ekuacionin e koefiçientin e amplifikimit të tensionit tregon se sinjali në dalje është në kundërfazë me sinjalin e hyrjes. Nëse në emiter është lidhur një rezistencë dhe skema është si në figurën e mëposhtme (figura 2.30) madhësitë elektrike ac përcaktohen si më poshtë:

40 Fig Skema me lidhje të kundërt në kolektor me rezistencë R E në emitter USHTRIME 1. Për skemën e mëposhtme (figura 2.31), përcaktoni:

41 Fig Për skemën e mëposhtme (figura 2.32) përcaktoni: (a) r e (b) Z i dhe Z o (c) A v dhe A i Fig. 2.32

42 Kapitulli 3 AMPLIFIKATORET ME TRANZISTOR NJE POLAR (FET) ME SINJALE TE VEGJEL NE HYRJE PARATHENIE Tranzistorët me efekt fushe, si është përmendur në kapitujt e mëparshëm kanë rezistencë të shumë të madhe në hyrje, konsumojnë fuqi të vogël, kanë madhësi dhe peshë minimale si dhe parametra të mirë frekuence. Tranzistorët JFET dhe MOSFET me varfërim kanë ngjashmëri me njëri tjetrin në regjimin e punës si amplifikatorë. Tranzistori MOSFET me varferim ka rezistencë hyrje më të madhe se JFET. Tranzistorët BJT janë elemente ku rryma në qarkun e daljes është funksion i rrymës në qarkun e hyrjes (BJT janë elemente të kontrolluar nga rryma), ndërsa FET janë elemente në të cilët rryma në qarkun e daljes është funksion i tensionit ne qarkun e hyrjes, nga tensioni portë-burim (V GS ), (FET janë elemente të kontrolluar nga tensioni). Tranzistorët një polar përdoren si amplifikatorë lineare dhe si çelësa në qarqe logjike të pajisjeve dixhitale. FET janë elemente që përdoren shumë në frekuencat e larta dhe në skema përshtatëse (buffers). Në praktikë përdoren më shumë MOSFET-ët, kryesisht CMOS, të cilët konsumojnë fuqi të vogël. Në këtë kapitull do të studjohen: - amplifikatorët me burim të përbashkët (common source, CS), ku sinjali në dalje është i amplifikuar dhe në kundërfazë me sinjalin e hyrjes. - amplifikatorët me portë të përbashkët (common gate, CG), ku sinjali në dalje është i amplifikuar, por në të njëjtën fazë me sinjalin e hyrjes. - amplifikatorët me derdhje të përbashkët (common drain, CD), ku sinjali në dalje nuk amplifikohet (A V është afërsisht 1) dhe skema përdoret pë të përshtatur rezistencat mes dy stadeve. Gjatë studimit te amplifikatorëve me FET pë rrymën alternative ne do të përcaktojmë koeficienti i amplifikimit të tensionit, rezistencën e hyrjes dhe rezistencën e daljes.

43 Meqënëse rezistenca në hyrje të FET-ve është shumë e madhe, rryma e qarkut të hyrjes mendohet afërsisht 0 µa (pra nuk ka kuptim të përcaktohet koeficienti i amplifikimit të rrymës). Amplifikatorët me FET kanë koeficient amplikimi tensioni më të vogël se amplifikatorët me BJT, por rezistenca në hyrje e tyre është shumë më e lartë. Vlerat e rezistencave në dalje për të dy tipet e amplifikatorëve janë të krahasueshme. 3.1 PERCJELLSHMERIA KALIMTARE. Gjatë analizës për rrymat alternative të skemave me FET është e nevojshme të kryhet ekuivalentimi i elementit me një model për rrymën alternative (ac). Një parametër i rëndësishëm për ekuivalentimin e FET është përcjellshmëria kalimtare g m, (transconductance), e cila lidh tensionin portë - burim,v GS me rrymën e daljes së tranzistorit, I D. Përcjellshmëria kalimtare shprehet me: (3.1) Përcjellshmëria kalimtare përcaktohet në dy mënyra: - në mënyrë grafike - në mënyrë matematikore Sipas mënyrës së parë, asaj grafike përcaktimi i g m bëhet duke u nisur nga pjerrësia e karakteristikës së transferimit në pikën e punës.

44 Fig.3.1 Përcaktimi grafik i g m Vlera e g m rritet me zvogëlimin e V GS, sic shihet nga barazimi 3.1. Nga grafiku shohim që në pikën e punës është hequr tangentja, pjerrësia e të cilës përcakton vlerën e g m. Vlera e saj përcaktohet në këtë rast nga raporti i dy kateteve të trekëndëshit kënddrejtë, hipotenuza e të cilit ështëtangentja në pikën e punës Q. Vlera e g m ndryshon me ndryshimin e pozicionit të pikës së punës Q. Përcaktimi matematikor i vlerës së g m bëhet sipas llogaritjes së derivatit të funksionit në një pikë, që në rastin tonë është pika e punës. Derivati i funksionit në një pikë është i barabartë me pjerrësinë e tangentes së hequr në atë pikë. Me anë të rrugës matematikore g m përcaktohet sipas formulës: (3.2) Vlera maksimale e g m merret për V GS të barabartë me 0 V dhe shënohet g m0. Nga barazimi 3.2 do te merret: (3.3) Duke zëvendësuar vlerën e g m0, barazimi (3.2) do të marrë pamjen e mëposhtme:

45 (3.4) Ky barazim është ekuacion i gradës së parë dhe grafikisht varësia e g m nga V GS është një vijë e drejtë, sic tregohet në figurën e mëposhtme: Fig. 3.2 Varësia g m = f (V GS ) Njësia matëse e përcjellshmërisë është Ω -1 ose S (Siemens). Lidhja matematike midis g m dhe I D bëhet duke u bazuar në ekuacionin Shockley dhe në fund të veprimeve matematikore merret: (3.5) Në katalog g m mund të gjendet si y fs. Vlerat e g m shkojnë µs ose 1-5 ms. Rezistenca në hyrje shënohet Z i dhe merret idealisht infinit. Rezistenca ne dalje (drain) shënohet Z o ose r d dhe përcaktohet nga karakteristikat e daljes për vlerë konstante të V GS. Nga grafiku i mëposhtëm (fig 3.5) llogaritet rezistenca e daljes në pikën e punës me anë të shprehjes: (3.6)

46 Fig.3.3 Përcaktimi i r d në pikën Q. Ne katalog shpesh jepet vlera y os e cila eshte e anasjellata e r d, pra: (3.7) 3.2 SKEMA EKUIVALENTE E FET NE QARQET ME RRYME ALTERNATIVE Studimi i punës së amplifikatorëve me FET bëhet duke zëvendësuar tranzistorin FET me një skemë ekuivalente. Konkretisht kalimi portë-burim (G-S) ekuivalentohet me qark të hapur për shkak të rezistencës së madhe në hyrje të tranzistorit, ndërsa kalimi derdhje-burim (D-S) ekuivalentohet me një burim rryme (gmvgs) në paralel me rezistencën e brendshme të daljes së tranzistorit nga derdhja në burim,r d. Skema ekuivalente për rrymën alternative (ac) e tranzistorit FET tregohet në figurën 3.4: Fig.3.4 Skema ekuivalente ac e FET.

47 USHTRIME 1.Llogaritni g m0 për një JFET, që ka I DSS = 15 ma dhe V P = -5 V. 2. Përcaktoni tensionin pinch - off për një JFET me g m0 = 10 ms dhe I DSS = 12 ma. 3. Për një JFET me parametra g m0 = 5mS dhe V P = -4 V, sa është rryma për V GS = 0 V? 4. Llogaritni vlerën e g m për një JFET (I DSS = 12 ma dhe V P = -3V) për V GS = -1V 5. Për një JFET me g m = 6 ms në V GSQ = -1 V, sa është vlera e I DSS,nëse V P = -2.5 V? 6. Një JFET (I DSS = 10 ma, V P = - 5 V) është duke punuar me I D = I DSS /4. Sa është vlera e g m në pikën e punës? 7. Përcaktoni vlerën e g m për një JFET (I DSS = 8 ma, V P = -5 V), kur tranzistori ka V GSQ = V P /4. 8. Të dhënat në katalog për një JFET japin y fs = 4.5 ms, yos = 25 µs. Përcaktoni: (a) g m. (b) r d. (c) Zo(FET) 9. Duke përdorur karakteristikën e transferimit në figurën e mëposhtme, llogarirni; (a) Sa është vlera e g m0? (b) Përcaktoni vlerën e g m në V GS = -1.5 V grafikisht. (c) Sa është vlera e g m në V GSQ = -1.5 V duke përdorur barazimin (3.2)? Krahasojeni me vlerën e përcaktuar nga pika (b). (d) Përcaktoni grafikisht g m për V GS = -2.5 V. (e) Sa është vlera e g m për V GSQ = -2.5 V duke përdorur barazimin (3.2)? Krahasojeni me vlerën e përcaktuar nga pika (d).

48 Fig. 3.5 Karakteristika e transferimit për JFET e ushtrimit Skiconi skemën ekuivalente të një JFET me y fs = 5.6 ms and y os = 15 µs. 11. Skiconi skemën ekuivalente të një JFET me I DSS = 10 ma, V P = - 4 V, V GSQ = -2V dhe y os = 25 µs. 3.3 AMPLIFIKATORI ME BURIM TE PERBASHKET ME POLARIZIM FIKS NË skemën me polarizim fiks marrin pjesë dy kondensator lidhës C 1 dhe C 2 që izolojnë (sillen si qark i hapur) tensionin e vazhduar nga sinjali i zbatuar në hyrje dhe ngarkesa. Ata sillen si qark i shkurtër, kur skema studiohet për rrymat alterative. Skema me burim të përbashkët (common source ose CS) me polarizim fiks tregohet në figurën 3.6.

49 Fig. 3.6 Skema me burim të përbashkët me polarizim fiks Kujtojmë teoremën e superpozimit, sipas të cilës në analizën për rrymën alternative kondensatorët sillen si qark i shkurtër (X C = 1/(2 fc) dhe burimet e tensionit të vazhduar, V GG dhe V DD, ekuivalentohen me qark të shkurtër. Tranzistori JFET ekuivalentohet në kalimin portë-burim (G-S) me qark të hapur, ndërsa në kalimin derdhje-burim (D-S) me një burim rryme në paralel me r d. Skema ekuivalente për rrymën alternative e amplifikatorit CS me polarizim fiks jepet në figurën 3.7. Fig. 3.7 Skema ekuivalente për rrymën alternative e amplifikatorit CS me polarizim fiks Vlera e g m dhe r d përcaktohen nga analiza për rrymën e vazhduar, nga të dhënat në katalog ose nga karakteristikat. Sinjali i zbatuar,v i, jepet mes portës dhe tokës, ndërsa sinjali në dalje merret në R D. Rezistenca e hyrjes së amplifikatorit, Zi, është: (3.8)

50 Duke menduar V i = 0, pra V gs = 0, për pasojë g m V gs = 0, d.m.th. në këtë degë nuk kalon rrymë. Burimi i rrymës shihet si qark i hapur dhe si pasojë rezistenca e daljes së amplifikatorit, Zo, është: (3.9) Nëse r d është të paktën 10 herë më e madhe se R D, Zo afërsisht llogaritet: (3.10) Koefiçienti i amplifikimit të tensionit gjendet duke llogaritur V o si më poshtë: (3.11) Shenja negative tregon se sinjali në dalje është në kundërfazë me sinjalin në hyrje. Shembulli 2.1 Skema me polarizim fiks e figurës 3.8 punon në pikën e punës me V GSQ = -2V dhe I DQ = ma, me I DSS = 10 ma dhe V P = -8V. Vlera e y os = 40 µs. (a) Përcaktoni g m (b) Gjeni r d (c) Përcaktoni Z i (d) Llogaritni Z o (e) Përcaktoni koefiçentin e amplifikimit të tensionit, A v (f) Përcaktoni A v duke injoruar r d

51 Fig. 3.8 Skema e shembullit 2.1. Zgjidhje USHTRIME 1. Përcaktoni Z i, Z o, dhea v për skemën e mëposhtme, nëse I DSS = 10 ma dhe V p = -4 V. r d = 40 K.

52 Fig. 3.9 Skema e ushtrimit 1 2. Përsëritni ushtrimin1, nëse y os = 40 ms. 3.4 SKEMA ME VETPOLARIZIM Skema me polarizim fiks përdor dy burime tensioni të vazhduar dhe kjo shihet si një e metë e saj. Skema me vetpolarizim përdor vetëm një burim tensioni të vazhduar, si shihet në figurën 3.9. Fig. 3.9 Skema me vetpolarizim

53 Si duket qartë në burim (S) lidhet një qark paralel R S -C S. Kondensatori C S gjatë studimit për rrymat e vazhduara sillet si qark i hapur dhe nuk ndikon në përcaktimin e pikës së punës, ndërsa gjatë analizës për rrymat alternative sillet si qark i shkurtër duke e shuntuar R S. Skema ekuivalente e skemës me vetpolarizim tregohet në figurën Fig Skema ekuivalente e skemës me vetpolarizim Nga skema ekuivalente duket qartë që rezistenca e plotë e hyrjes, Z i, është: (3.12) Rezistenca e plotë e daljes, Z o, është: (3.14) Nëse r d është të paktën 10 herë më e madhe se R D, Zo afërsisht llogaritet: (3.15) Koefiçienti i amplifikimit të tensionit, A v, është: (3.16) ose (3.17) Vihet re që koefiçienti i amplifikimit të tensionit ka shenjë negative që do të thotë se sinjali në dalje është në kundërfazë me sinjalin e hyrjes.

54 Nëse për ndonjë arësye kondensatori C S mungon, atëherë R S do të jetë pjesë e skemës ekuivalente ac(të rrymës alternative), si në figurën Fig Skema ekuivalente e skemës me vetpolarizim kur mungon C S Nga skema ekuivalente vëmë re që r d është konsideruar infinit dhe nuk është marrë parasysh vlera e saj. Nga skema ekuivalente duket qartë që rezistenca e plotë e hyrjes,z i, është: (3.18) Duke menduar V i = 0pas veprimesh matematike që përcaktojnë V o dhe I o mund të përcaktojmë Z o : (3.19) Koefiçienti i amplifikimit të tensionit, A v, është: (3.20)

55 Koefiçienti i amplifikimit të tensionit ka shenjë negative që do të thotë se sinjali në dalje është në kundërfazë me sinjalin e hyrjes. Shenim: Nëse merret në konsideratë r d, Z o dhe A v do të shprehen nëpërmjet barazimeve më të ndërlikuara dhe konkretisht: dhe Shenja minus tregon që sinjali në dalje është në kundërfazë me sinjalin e hyrjes. USHTRIME 1.Përcaktoni Z i, Z o, dhea v për skemën e mëposhtme, figura 3.12, nëse I DSS = 6 ma dhe V p = -6 V. y os = 40 ms. Fig.3.12 Ushtrimi 1

56 2.Përcaktoni Z i, Z o dhea v për skemën e mëposhtme, figura 3.13, nëse y fs = 3000 ms, y os = 50 ms.. Fig.3.13 Ushtrimi 2 3. Nëse në skemën e ushtrimit të mësipërm kondensatori me kapacitet 20 F është këputur,përcaktoni përsëri Z i, Z o, dhea v. 3.5 SKEMA ME PJESTUES TENSIONI Skema e amplifikatorit me burim të përbashkët (CS) me pjestues tensioni tregohet më poshtë (figura 3.14):

57 Fig Skema me tranzistor JFET me pjestues tensioni Sipas të njëjtit arsyetim të ndjekur më parë, skema ekuivalente ac për skemën në figurën 3.15 jepet më poshtë: Fig Skema ekuivalente ac e skemës në fig Rezistenca e plotë në hyrje të skemës ekuivalente është: Rezistenca e plotë në dalje të skemës duke marrë V i = 0, pra V gs = 0 (arsyetimi është i njëjtë me atë të bërë në lidhje me barazimin 3.9), është: ose

58 Koefiçienti i amplifikimit të tensionit është: ose Vini re që Z o dhe A v janë me të njëjtat barazime si në skemën me polarizim fiks ose në atë me vetpolarizim (me kondensator C s ). Ndryshim ka vetëm Z i, pasi ajo ndikohet nga lidhja në paralel i R 1 dhe R 2. USHTRIME 1. Për skemën në figurën 3.16 përcaktoni Z i, Z o, dhea v,nëse Vi = 10 mv. 2. Për skemën në figurën 3.16 përcaktoni Z i, Z o, dhea v, nëse kondensatori C s nuk është i lidhur në skemë. 3. Përsëritni ushtrimin 1 për r d = 20 K 4. Përsëritni ushtrimin 2 për r d = 20 K.

59 Fig Skema e ushtrimit 1, 2, 3, AMPLIFIKATORI ME DERDHJE (DRAIN) TE PERBASHKET Në këtë skemë sinjali në hyrje jepet në portë (G), ndërsa sinjali në dalje merret në burim (S), si në figurën 3.17(a). Skema ekuivalente ac e kësaj skeme jepet në figurën 3.17(b)

60 (a) (b) Fig (a) Skema CD (b) skema ekuivalente ac e saj Rezistenca e plotë në hyrje të skemës ekuivalente është: Për të përcaktuar rezisteencën e plotë në dalje shohim skemën ekuivalente të daljes në figurën 3.18: Fig Skema ac e daljes Rezistenca e plotë në dalje të skemës duke marrë V i = 0, pra porta (gate) është e lidhur direkt me tokën, është: Si përfundim:

61 ose Për të përcaktuar koefiçientin e amplifikimit të tensionit,gjejmë tensionin në dalje si: Duke zbatuar ligjin e dytë të Kirkofit përgjatë perimetrit të skemës,kemi: ose Koefiçienti i amplifikimit është afërsisht 1 (por më i vogël se 1) dhe V o në fazë me V i. USHTRIME 1. Përcaktoni Z i, Z O, A v për skemën e mëposhtme (figura 3.19): Fig Ushtrimi 1

62 2. Përsëritni ushtrimin 1 për r d = 20 K 3. Përcaktoni Z i, Z O, A v për skemën e mëposhtme (figura 3.20):: Fig Ushtrimi AMPLIFIKATORI ME PORTË (GATE) TE PERBASHKET Skema me portë të përbashkët ka ngjashmëri në punën e saj me skemën me bazë të përbashkët. Në këtë skemë qarku i hyrjes dhe ai i daljes nuk janë më të izoluar nga njëri tjetri, pasi porta është lidhur tashmë me pikën e përbashkët, si në figurën Fig Skema ekuivalente ac e saj tregohet në figurën 3.22.

63 Fig Skema ekuivalente ac e skemës me portë të përbashkët Për të përcaktuar rezistencëne plotë në hyrje duhet të ndjekim një rrugë matematikore, në përfundim të së cilës kemi : Si përfundim: Duke menduar V i = 0, kemi V gs = 0, pra g m V gs = 0. Prej këtu r d del në paralel me R D. Ose Për të përcaktuar A v arsyetojmë: Tensioni në r d :

64 Duke zbatuar ligjin e parë të Kirkofit për pikë nyjen b: Kalojmë nga ana e majtë e barazimit termin që përmban V o dhe kemi: Nga raporti V O /V i gjejmë A v : ose Meqënëse A v është një numër me shenjë pozitive, V o dhe V i janë në fazë me njëritjetrin.

65 USHTRIME 1. Përcaktoni Z i, Z O, A v për skemën e figurës 3.23, nëse V i = 0.1mV. Fig Përsërit ushtrimin e mësipërm për r d = 25k 3. Përcaktoni Z i, Z O, A v për skemën e e figurës 3.24, nëse r d = 33k Fig SKEMAT ME MOSFET MOSFET ME VARFERIM (D-MOSFET)

66 Këto tranzistorë kanë skemën ekuivalente ac të njëjtë me ato JFET, si tregohet në figurën Ndryshimi i vetëm që sjellin skemat me D-MOSFET me kanal n është se ato mund të punojnë edhe me V GSQ pozitve (ose me V GSQ negative për ato me kanal p). Përcjellshmëria kalimtare, g m, mund të jetë edhe më e madhe se g mo. Fig.3.25 Skema ekuivalente ac e D-MOSFET MOSFET ME PASURIM (E-MOSFET) Për tranzistorin E-MOSFET kalimi portë-burim ekuivalentohet si qark i hapur dhe kalimi derdhje-burim si një burim rryme në paralel me rezistencën ekuivalente ac të këtij kalimi, si në figurën 3.26 Fig Skema ekuivalente për sinjale të vegjël e E-MOSFET.

67 Kujtojmë që marrëdhënia mes rrymës në dalje dhe tensionit në hyrje është: Nga ana tjetër : Për të përcaktuar g m duhet të zhvillojmë disa veprime matematike dhe si përfundim: Konstantja k gjendet nga të dhënat në katolog të tranzistorit për një pikë të karakteristikës së transferimit. Analiza ac zhvillohet në të njëjtën mënyrë si dhe në skemat e studiuara më parë me JFET. SKEMA ME E-MOSFET ME PJESTUES TENSIONI Skema e amplifikatorit CS me E-MOSFET ku tranzistori polarizohet me pjestues tensioni tregohet në figurën 3.27 dhe është e njëjtë në arsyetim me skemat e para deri tani me pjestues tensioni.

68 Fig Skema CS me E-MOSFET me pjestues tensioni Skema ekuivalente për amplifikatorin e mësipërm tregohet në figurën 3.28: Fig Skema ekuivalente e skemës CS me E-MOSFET me pjestues tensioni Rezistenca e plotë në hyrje: Rezistenca e plotë në dalje: ose

69 Koefiçienti i amplifikimit të tensionit: ose Shenja minus në barazimin e mësipërm tregon që sinjali në dalje është në kundërfazë me sinjalin e hyrjes. USHTRIME 1. Përcaktoni V o, nëse y os = 20 S në figurën 3.29: Fig Ushtrimit 1 2. Përcaktoni Z i, Z o dhe A v, për r d = 50 k në skemën e figurës 3.30:

70 Fig Ushtrimit 2 3. Përsërit ushtrimin 2 për rastin kur kondensatori në paralel me rezstencën 100 ka këputje. 4. Përcaktoni V o, nësev i = 4 mv në skemën e figurës 3.31: Fig Ushtrimi 4 5. Përcaktoni Z i, Z o dhe A v për skemën e figurës 3.32:

71 Fig Ushtrimi 5 6. Përcaktoni Z i, Z o,a v, dhe V o për r d = 40 k në skemën e figurës 3.33: Fig Ushtrimi 6 7. Gjeni vlerat e R D, nëse A v = 8, në skemën e mëposhtme, (figura 3.34):

72 Fig Ushtrimi 7 8. Gjeni vlerat e R D dhe R S, nëse A v = 10 dhe V GSQ = 1/3 V P, në skemën e mëposhtme, figura 3.35: Fig Ushtrimi 8

73 ELEMENTE DHE SKEMA TE PERBERA Kapitulli LIDHJA NE KASKADE E STADEVE Nëse daljen e një amplifikatori e lidhim me hyrjen e amplifikatori tjetër, themi që këto 2 amplifikatorë janë lidhur në kaskadë, si në figurën 4.1:. Fig. 4.1 Koefiçienti i amplifikimit total do të jetë: A vtotal = A v1 * A v2 Ku A v1 dhe A v2 janë koefiçientët e amplifikimit të secilit prej stadeve. Koefiçienti total i amplifikimit të rrymave do të jetë: Stadi I parë është I izoluar nga stadi I dytë për rrymat e vazhduara, sepse midis tyre janë përdorur kondensatorë lidhës.kjo do të thotë që llogaritjet e rrymave e tensioneve të vazhduara bëhen për çdo stad në mënyrë të pavarur nga stadet e tjerë.llogaritjet për koefiçentet e amplifikimit dhe rezistencat në rrymat alternative janë të ndërvarura.

74 Le të shohim lidhjen në kaskadë të dy stadeve me FET (figura4.2) dhe madhësitë e rrymës alternative. s Fig. 4.2 Koefiçenti I amplifikimit të tensionit : A v A v1 A v2 ( g m1 R D1 )( g m2 R D2 ) Rezistenca në hyrje: Zi R G1 Rezistenca në dalje: Zo R D2 Shembull Të llogariten tensionet e vazhduara në secilën nga këmbët e tranzistorit, koefiçienti i amplifikimit të tensionit, rezistenca e hyrjes, rezistenca e daljes, tensioni në dalje për skemën në kaskadë të figurës 4.3. Llogaritni tensionin në ngarkesë, rezistenca e

75 Zgjidhje Fig. 4.3 Nga analiza për tension të vazhduar, gjejmë: V GSQ = -1.9V I DQ = 2.8mA Për të dy tranzistorët : g m0 2I Vp DSS 2(10mA) 5mS 4V Për pikën e punës: g m g m0 VGSQ 1.9v 1 (5mS) 1 2.6mS Vp 4v Koefiçenti I amplikimit të tensionit për çdo stad:

76 A v1 = A v2 = -g m R D = -(2.6mS) (2.4k. ) = -6.3 Koefiçenti I amplikimit të tensionit për gjithë skemën : A v = A v1 * A v2 = (-6.2) (-6.2) = 38.4 Tensioni në dalje: V o = A v * V i = (38.4) (10mV) = 383mV Rezistenca në hyrje: Z i = R G = 3.3M Rezistenca në dalje: Z o = R D = 2.4 K Tensioni në ngarkesë 10kΩ. : RL VL Zo R L 10kΩ Vo 384mV 310mV 2.4kΩ 10kΩ Le të shohim lidhjen në kaskadë të dy stadeve me BJT (figura 4.4) dhe madhësitë e rrymës alternative.

77 Fig. 4.4 Koefiçenti I amplikimit të tensionit për secilin stad: A v RC re R L Rezistenca e hyrjes së amplifikatorit është ajo e stadit rë pare: Z R i 1 R 2 βr e Rezistenca e daljes së amplifikatorit është sa ajo e stadit të dytë: : Zo R C ro Shembull Për amplifikatorin kaskadë me BJT të figures 4.5: (a) llogaritni koeficientin e amplifikimit të tensionit dhe tensionin në dalje për secilin prej stadeve. (b) llogaritni koeficientin e amplifikimit të tensionit, nëse rezistenca e ngarkesës ka vlerën 10 kω.

78 (c) llogaritni rezistencën e hyrjes të stadit të pare dhe rezistencën e daljes së stadit të dytë. Fig. 4.5 Skema e shembullit Zgjidhje Nga analiza për rrymat e vazhduara gjejmë: V B = 4.7V V E = 4.0V V C = 11V I E = 4.0mA r e = 6.5 (a) Për secilin stad llogaritim koeficientin e amplifikimit të tensionit dhe tensionin në dalje: A v1 (R C R 1 R r e 2 βr e ) A v1 (2.2k 15k 4.7k (200)(6.5 )

79 A v2 R r e C 2.2kΩ 6.5Ω Koeficienti I amplifikimit të tensionit për të gjithë skemën: A v = A v1 * A v2 = (-102.3)( ) = 34,624 Tensioni në dalje: V o = A v * V i = (34,624)(.025mV) = 0.866V (b) Tensioni në ngarkesën 10k.: V L = (R L / (Z o + R L ) ) * V o = (10k. /(2.2k. + 10k.) ) *.866V = 0.71V (c) Rezistenca në hyrje të amplifikatorit : Z i = R 1 R 2 e = 15k. 4.7k (200)(6.5.) = Rezistenca në dalje të amplifikatorit: Z o = R C = 2.2k. Një skemë kaskadë mund të realizohet edhe si lidhje e kombinuar e stadeve me FET dhe me BJT.Nga ky kombinim fitohet koefiçent amplifikimi i lartë nga BJT dhe rezistencë hyrje e madhe nga FET. Në figurën 4.6 tregohet një skemë praktike me BJT. Skema CE(me emitter të përbashkët ) ka rezistencë në hyrje të madhe (kundrejt skemës me bazë të përbashkët). Skema CB ka koefiçent amplifikimi të lartë. Kjo skemë punon mirë në frekuencat e larta.

80 Fig. 4.6 Skemë praktike CB-CE Shembull Llogaritni koefiçientin e amplifikimit të tensionit për amplifikatorin e figures 4.6. Zgjidhje: Duke bërë analizën e skemës për rrymën e vazhduar arrijmë në rezultatetet: VB1 = 4.9 V, VB2 = 10.8 V, IC1 = IC2= 3.8 ma Rezistenca r e për çdo transistor është: r e 26mV 26mV 6. 8 I 3.8 ma E Koefiçienti i amplifikimit të stadit të pare (CE) është: A v1 R r e C r r e e 1 Koefiçienti i amplifikimit të stadit të dytë (CB) është: A v2 R r e C 1.8 k

81 Koefiçienti i amplifikimit të gjithë skemës është: A v = A v1 * A v2 = (-1)(265) = USHTRIME 1. Për skemën kaskadë me JFET të figurës 4.7 llogaritni tensionet e vazhduara V G, V S, V D të çdo tranzistori. Fig. 4.7 Skema e ushtimit Për skemën kaskadë me JFET të figurës 4.7 llogaritni koefiçientin e amplifikimit të tensionit për çdo stad, koefiçientin e amplifikimit të gjithë skemës dhe tensionin në dalje, V o. 3. Nëse të dy tranzistorët në skemë kaskadë të figures 4.7 janë zëvendësuar me transistor që kanë I DSS = 8 ma dhe V p = V, llogaritni tensionet V G, V S, V D të tranzistorëve. 4. Nëse të dy tranzistorët në skemë kaskadë të figures 4.7 janë zëvendësuar me transistor që kanë I DSS = 8 ma dhe V p = V, llogaritni koefiçientin e

82 amplifikimit të tensionit për çdo stad, koefiçientin e amplifikimit të gjithë skemës dhe tensionin në dalje, V o. 5. Për skemën kaskadë me BJT të figurës 4.8 llogaritni tensionet e vazhduara V E, V B, V C si dhe rrymën në kolektor të çdo tranzistori. 6. Për skemën kaskadë me BJT të figurës 4.8 llogaritni koefiçientin e amplifikimit të tensionit për çdo stad, koefiçientin e amplifikimit të gjithë skemës dhe tensionin në dalje, V o. Fig. 4.8 Skema e ushtrimit Për skemën e figures 4.9 llogaritni V B1, V B2, V C2

83 Fig 4.9 Skema e ushtrimit Për skemën e figures 4.9 llogaritni koefiçientin e amplifikimit, A v dhe tensionin në dalje, nëse V i = 10mV. 4.2 ÇIFTI DARLINGTON Çifti Darlington është realizuar nga lidhja e dy tranzistorëve në një transistor të përbërë. Ai quhet transistor Darlington dhe ka tre terminale:emiter, bazë, kolektor. Ky kombinim i punës së dy tranzistorëve sjell një koefiçent amplifikimi rryme që është sa produkti I koefiçienteve të amplifikimit të rrymave të dy tranzistorëve. Vlera e koefiçienti të amplifikimit të rrymës shkon në mijëra herë. β D = β 1 β 2 Nëse β e tranzistorëve është e njëjtë atëherë: β 1 = β 2 = β, β D = β 2

84 Pra një transistor Darlington ka koefiçient amplifikimi rryme shumë të madh, rreth mijëra here. Në figurën e mëposhtme ( figura 4.10) tregohet si lidhen tranzistorët në çiftin Darlington. Fig Lidhja e transistorëve në çiftin Darlington. Disa të dhëna të veçanta në lidhje me paketën e tranzistorit Darlington (2N999) tregohen më poshtë:

85 Polarizimi i tranzistorit Darligton Skema bazë e lidhjes së tranzistorit Darlington tregohet në figurën e mëposhtme (4.11): Fig Skema bazë e lidhjes së tranzistorit Darlington Rryma e bazës mund të llogaritet : I B = ( V CC - V BE ) / ( R B + β D R E ) Ky ekuacion është i njëjtë si për çdo transistor të rregullt, por vlera e β D është shumë më e madhe. Gjithashtu vlera e V BE është më e madhe se e një tranzistori të vetëm. Rryma e emiterit është: I E = ( β D + 1 ) I B β D I B Tensionet e vazhduara janë:

86 V E = I E R E V B = V E + V BE Shembull Llogaritni vlerat e tensioneve dhe rrymave të polarizimit në skemën e mëposhtme (figura 4.12): Zgjidhje: Fig Skema e shembullit Rryma e bazës mund të llogaritet :

87 I B = ( V CC - V BE ) / ( R B + β D R E ) =(18 V-1.6 SV) / (3.3 M +8000(390 )) Rryma e emiterit është: I E = ( β D + 1 ) I B β D I B 8000(2.56 A) = ma I C Tensionet e vazhduara janë: V E = I E R E = 20.48mA(390 ) 8 V V B = V E + V BE = 8 V+1.6 V = 9.6 V V C = 18 V Skema ekuivalente për rrymën alternative Një skeme me cift Darlington me kolektor të përbashkët tregohet në figurën Sinjali alternativ në hyrje zbatohet në bazën e tranzistorit Darlington nëpërmjet kondensatorit C 1. Sinjali në dalje, V o, merret, në emiter nëpërmjet kondensatorit C 2. Qarku ekuivalent për rrymën alternative është paraqitur në figurën 4.14: Transistori Darlington zëvëndësohet me një qark të përbërë nga rezistenca e hyrjes r i dhe një burim rryme në dalje, β D I b

88 Fig Skema me kolektor të përbashkët me çift Darlington Fig Skema ekuivalente për rrymën alternative e skemës Rezistenca e hyrjes Rryma alternative e bazës:

89 , i o i b r V V I Tensioni në dalje: E b D b o R I I V Duke marrë I b r i = V i V o = V i I b (1 + β D ) R E Nga ku V i: V i = I b [ri +(1 + β D ) R E ] I b [r i + β D R E ] Rezistenca në hyrje e pare nga baza: E D i b i R r I V Përfundimisht rezistenca në hyrje do të jetë: E D i B i R r R Z Koeficienti i amplifikimit të rrymës alternative Ryma alternative e daljes mund të përcaktohet nga ligji i rrymave të Kirkofit për një pike nyje : b D b D b o I I I I

90 nga ku koefiçenti I amplifikimit të rrymës së tranzistorit është: b o D I I Koefiçenti i amplifikimit të skemës: i b b o i I I I I A. Rryma alternative e bazës mund të gjendet: i B E D i B b I R R r R I. = B E D B R R R. I i Pra koefiçenti i amplifikimit të rrymës alternative është: A i B E D B D B E D i B D R R R R R r R Rezistenca e daljes Rezistenca e daljes për rrymën alternative pëcaktohet nga raporti i tensionit V o me rrymën I o (duke konsideruar tensionin në hyrje zero). Pas disa veprimesh matematike gjejmë: D i o o o r I V Z Koeficienti amplifikimit të tensionit

91 Meqënëse skema bazë e lidhjes së çiftit Darlington është skema me kolektor të përbashkët, koeficienti i amplifikimit të tensionit është afërsisht 1.Përfundimisht themi se tranzistori Darlington ka koefiçent amplikimi tensioni afërsisht 1, rezistencë hyrje të madhe dhe rezistencë dalje të vogël. USHTRIME 1. Për skemën në figurën 4.15 llogaritni V E2 dhe I E2 Fig Skema e ushtimit 1, 2 2. Për skemën në figurën 4.15 llogaritni koefiçientin e amplifikimit të tensionit.

92 4.3 ÇIFTI ME TRANZISTOR ME LIDHJE TË KUNDËRT Ky element, I quajtur ciftime lidhje të kundërt negative ose feedback, është ndërtuar nga kombinimi i dy tranzistorëve të tipeve të ndryshëm, ndryshe nga ndërtimi i një cifti Darlington. Mënyra e lidhjes së tranzistorëve në çiftin me lidhje të kundërt tregohet në figurën Fig Mënyra e lidhjes së tranzistorëve në çiftin me lidhje të kundërt Karakteristikat e skemës ku ai lidhet janë të ngjashme me ato të një skeme CC me transistor Darlington: koefiçenti i amplifikimit të rrymës është shumë i madh, koefiçenti i amplikimit të tensionit afërsisht 1, rezistencë e madhe në hyrje dhe rezistencë e vogël në dalje. Në praktikë një çift Darlington lidhet me një çift me lidhje të kundërt për të marrë tranzistorë plotësues (complementary), puna e të cilëve alternohet. Këto skema përdoren edhe në amplifikatorët e klasës B, që do t I shohim në pas. Analiza për rrymën e vazhduar e fillojmë nga qarku I mbyllur bazë-emiter I tranzistorit të pare, nga I cili marrim: Rryma e bazës është: Rryma e kolektorit të Q 1 është: V CC I C R C - V EB1 - I B1 R B = 0 V CC - β 1 β 2 I B1 R C - V EB1 I B1 R B = 0 I B1 = (V CC - V EB1 ) / R B + β 1 β 2 R C

93 I C1 = β 1 I B1 = I B2 Rryma e kolektorit të Q 2 është: I C2 = β 2 I B2 I E2 Rryma në R C është: I C = I E1 +I C2 I C1 +I C2 I C2 Një tjetër skemë me transistor të kombinuar është qarku CMOS, që është studiuar në pjesën e pare të tekstit Elektronika 1. USHTRIME 1. Gjeni tensionet dhe rrymat e vazhduara për skemën në figurën Fig Skema e ushtrimit 1

94 4.4 SKEMA ME TRANZISTOR SI BURIME RRYME Burimet ideale të tensionit japin një tension konstant në ngarkesë dhe kanë një rezistencë të brendshme afërsisht zero, sin ë figurën 4.18(a). Praktikisht një burim tensioni ka një rezistencë të brendshme R në seri, si në figurën 4.18(b) (a) (b) Fig (a) burim ideal tensioni; (b)burim real tensioni Burimet ideale të rrymës ushqejnë me rrymë konstante ngarkesën dhe kanë një rezistencë të brendshme afërsisht infinit, si në figurën 4.19(a). Praktikisht një burim rryme ka një rezistencë të madhe në parallel, si në figurën 4.19(b). Ato mund të realizohen duke përdorur tanzistor BJT, FET ose kombinimin e këtyre elementeve. (b) Fig (a) burim ideal rryme; (b) burim real rryme Një burim i thjeshtë me JFET tregohet në figurën Nëse V GS = 0,rryma e drain-it ka vlerë fikse:

95 I D = I DSS = 10 ma. Fig Burim rryme konstante me JFET. Skema e mëposhtme (figura 4.21) është një burim rryme konstante me tranzistor dypolar. Rryma I E përcaktohet si më poshtë Fig Burim rryma konstante me BJT

96 ku I c është rryma konstante qe krijohet nga skema e mësiperme. Duke zëvendësuar R 2 me një diode zener në skemën e mësipërme realizohet një skemë më e mire burimi rryme konstante, si në figurën Vlera e I llogaritet: Fig Burim rryme konstante duke përdorur një diodë zener I I E VZ V RE BE USHTRIME 1. Llogaritni sa është rryma në rezistencën 2 k për skemën e figures 4.23.

97 Fig Skema e ushtrimit 1 2. Llogaritni sa është rryma I në skemën e figures Fig Skema e ushtrimit 2 3. Llogaritni sa është rryma I në skemën e figures 4.25.

98 Fig Skema e ushtrimit SKEMA E PASQYRIMIT TE RRYMES Skemat e pasqyrimit të rrymave përdoren si burime rryme konstante në qarqet e intergruar.rryma në dalje e qarkut është pasqyrim i rrymës konstante në anën tjetër të qarkut. Skema kërkon që tranzistorët të kenë të njejtat vlera tensionesh bazë-emiter dhe të njëjtat vlera të β. Në figurën 4.26 rryma I x është pasqyrim i rrymës I që kalon në tranzistorin Q 2. Fig Qarku i pasqyrimit të rrymës dhe rrymat në çdo degë Rryma në bazë e çdo tranzistori është: I B I E 1 I E

99 Rryma e kolektorit: I C I E Rryma në rezistencën R x është: I X I E 2I E I E 2I E 2 I E I E Pra rryma I në kolektorin e Q 2 është pasqyrim I rrymës në kolektorin e Q 1. Kjo rrymë varet nga V CC dhe R X : I X VCC V R X BE Tranzistori Q 1 sillet si një diode, sepse baza e kolektori janë lidhur së bashku në të shkurtër. USHTRIME 1. Logaritni rrymën e pasqyruar në skemën 4.27 Fig Skema e ushtrimit 1

100 4.6 AMPLIFIKATORI DIFERENCIAL Skema e amplifikatorit diferencial është mjaft e përdorshme në amplifikatorët operacional. Ata në përgjithësi kanë dy hyrje dhe dy dalje, si në figurën 4.28: Fig Skema bazë e amplifikatorit diferencial Shumica e amplifikatorëve diferencialë ushqehen nga dy burime tensioni të vazhduar, por skema mund të punojë edhe kur ai ushqehet me një burim të vetëm duke shtuar disa qarqe kompensues. Vlerat e tensioneve në hyrjet e amplifikatoreve përcaktojnë mënyrën e punës së tyre: - N.q.s. vetëm në njërën hyrje zbatohet sinjal, kurse tjetra është e lidhur me tokën, amplifikatori studiohet për një dalje. - N.q.s. në të dy hyrjet zbatohen sinjale me polaritete të kundërta, atëhere amplifikatori ka dy dalje që ndodhen në ndodhen në dy kolektorët e tranzistorëve. Tensioni midis dy kolektorëve varet nga diferenca midis sinjaleve në hyrje. - N.q.s. në të dy hyrje zbatohet sinjal i njëjtë (zhurma), atëhere amplifikatori amplifikon sinjal të padëshëruar ( common-mode-operation). Sinjalet në të dy kolektorët do të jenë të barabarta në vlerë, por të kundërta në shenjë, pra zero. Praktikisht sinjalet në dalje nuk mund të asnjanësojnë plotësisht njëri-tjetrin dhe një sinjal i vogël rezulton në dalje si sinjal zhurmë.

101 N.q.s. në hyrje zbatojmë dy sinjale të ndryshme, atëhere koefiçienti i amplifikimit të tensionit diferencial është shumë i madh krahasuar me koefiçientin e amplifikimit për tensione të njëjta në hyrje( tensioneve të padëshëruara).raporti i koefiçentit të amplifikimit diferencial me koefiçentin e amplifikimit të sinjaleve të padëshëruara (common mode) është quajtur raporti i zvogëlimit të sinjaleve common mode dhe shënohet CMRR (common mode rejection ratio). Analiza e amplifikatorit diferencial për rrymat e vazhduara. Për të përcaktuar vlerat e tensioneve dhe rrymave të vazhduara, të dy hyrjet i mendojmë të lidhura me tokën, si në figure 4.29.Tensioni në emiter është: V E 0V V BE 0.7V Rryma në emitter: Fig Skema e amplifikatorit diferencial për rrymën e vazhduar I E V E ( V RE EE ) V EE 0.7 RE Për transistor identikë me njëri-tjetrin: I C1 I C2 IE 2

102 Tensioni në kolektorët e tyre: V C1 V C2 V CC I C R C V CC IE R 2 C Analiza e amplifikatorit diferencial për rrymat alternative Në të dy hyrjet janë zbatuar sinjale të ndryshëm, ndërsa në dalje sinjali merren midis dy kolektorëve të tranzistorëve, si në figurën Fig Skema e amplifikatorit diferencial me sinjale të ndryshëm në hyrje Skema ekuivalente e rrymës alternative është treguar në figurën 4.31:

103 Fig.4.31 Skema ekuivalente e rrymës alternative Për skemën me një sinjal në hyrje dhe me një dalje (figura 4.32(a)), llogaritim koefiçentin e amplifikimit duke u mbështetur në skemën ekuivalente të rrymës alternative, si në figurën 4.32(b): (a)

104 (b) Fig Skema e amplifikatorit diferencial me një hyrje dhe skema ekuivalente e saj. I b1 I b2 I b r i1 r i2 r i Meqë R E ka vlerë shumë të madhe, sipas ligjit të dytë të Kirkofit mund të shkruajmë: pra V i1 Ibri Ibri 0 I b V 2r i1 i Le të mendojmë që, atëherë: 1 2 I c Vi Ib 2r i Vlera e tensionit në dalje të çdo kolektori është: V o I c R c Vi 2r i R c Nga ku koefiçienti I amplifikimit në skemën me një dalje është:

105 A v Rc 2r e Për skemën me dy sinjale në hyrje koefiçentin e amplifikimit të tensionit diferencial gjendet si më poshtë: A d V V o d β R 2 r i C Ku A d është koefiçentin e amplifikimit të tensionit diferencial V d = V i1 -V i2. Për skemën me dy sinjale në hyrje në vlera të njëjta, skema e amplifikatorit diferencial do të jetë si në figurën 4.33(a), ndërsa skema ekuivalente për rrymat alternative është si në figurën 4.33(b). : (a)

106 (b) Fig (a) Amplifikatori diferencial me sinjal të njëjtë në të dy hyrjet e tij; (b)skema ekuivalente për rrymën alternative Duke pare me vëmendje skemën ekuivalente për rrymën alternative vëmë re që : I b Vi 2( 1) IbR r i E Barazimi i mësipërm mund të shkruhet edhe kështu: I b r i Vi 2( 1) R E Vlera e tensionit në dalje është: V o I c R c I b R c r i RcV i 2( 1) R E Koefiëienti I amplifikimit të tensionit common mode është: A c V V o i r i βrc 2(β 1)R E Koefiçentin e amplifikimit të tensionit common mode është I vogël.

107 Një amplifikator i mirë diferencial ka një koefiçient amplifikimi të tensionit diferencial shumë më të madh se koefiçenti I amplifikimit të tensionit coomon mode.skema duhet përmirësuar gjithnjë e më tepër duke arritur një koefiçent amplifikimi tensioni common mode sa më të vogël (idealisht 0). Nga barazimi i mësipërm për gjetjen e A c vëmë re se sa më e madhe të jetë R E, aq më e vogël është vlera e A c. Rritja e R E in qarqet e rrymës alternative realizohet duke vendosur një burim rryme konstante, ku rezistenca e brendshme e burimit të rrymës do të zëvendësojë vlerën e R E, si në figurën 4.34: Fig Amplifikatori diferencial me burim rryme konstante 4.7 QARQE TE TJERE AMPLIFIKATORESH DIFERENCIALE Për të përmirësuar karateristikat e amplifikatorëve diferencial në qarqet e intergruar përdoren tranzistorët dipolar (BJT) dhe (FET). Këto qarqe quhen BiFET. Qarqet në të cilët përdoren tranzistorët BJT dhe MOSFET quhen BiMOS. Në figurën 4.35 është realizuar një qark BiFET me tranzistorë JFET në qarkun e hyrjes dhe BJT si burim rryme. Efekti I pasqyrimit të rrrymës siguron që në çdo JFET kalon e njëjta rrymë. Gjatë punës me sinjal alternative në hyrje JFET kanë rezistencë shumë më të madhe në hyrje se BJT.

108 Fig Skemë amplifikatori diferencial BiFET Në figurën 4.36 tregohet një skemë amplifikatori diferencial BiMOS, i cili përdor tranzistorë MOSFET në hyrje dhe tranzistorë BJT si burim rryme (për thjeshtësi nga ana vizuale nuk vshtë vizatuar burimi I rrymës me tranzistoë BJT). Kjo skemë ka rezistencë hyrje më të madhe se skema BiFET, për shkak të përdorimit të tranzistorëve MOSFET. Fig Skemë amplifikatori diferencial BiMOS.

109 Një amplifikator diferencial mund të ndërtohet edhe me tranzistorë plotësues (complementary) MOSFET të tipeve të kundërt, si në figurën Tranzistorët pmos janë tranzistorët e hyrjes, ndërsa nmos sillen si burim rryme. Kjo skemë ka vetëm një dalje dhe konsumon fuqi të vogël. Fig Amplifikatori diferencial CMOS USHTRIME 1. Llogaritni I C dhe V C për skemën e mëposhtme (figura 4.38):

110 Fig Skema e ushtrimit 1,2 2. Për skemën e figures 4.38 llogaritni A v dhe V o, nëse V i1 = 2 mv dhe V i2 = 0.

111 LIDHJET E KUNDERTA Kapitulli Njohuri të përgjithshme Shpesh në elektronikë pëdoren skema me lidhje të kundërt, në të cilat një pjesë e sinjalit nga dalja kthehet në hyrje.në varësi të polaritetit me të cilin sinjali kthehet në hyrje, lidhja e kundërt mund të jetë pozitive ose negative. Nëse sinjali që vjen nga blloku i lidhjes së kundërt është në kundërfazë me sinjalin e hyrjes,v S, skema është me lidhje të kundërt negative. Nëse sinjali që vjen nga blloku i lidhjes së kundërt është në fazë me sinjalin e hyrjes,v S, skema është me lidhje të kundërt pozitive. Lidhja e kundërt negative përdoret kryesisht në skemat e amplifikatorëve (kjo sjell rënien e koefiçientin e amplifikimit të tensionit). Lidhja e kundërt pozitive përdoret kryesisht në skemat e gjeneratorëve elektronik. Skema bllok e amplifikatorit me lidhje të kundërt negative tregohet më poshtë: Fig. 5.1 Skema bllok e amplifikatorit me lidhje të kundërt negative Sinjali në hyrje të amplifikatorit është kombinim i sinjalit në hyrje,v S, me sinjalin që vjen nga qarku i lidhjes së kundërt, V f. Një pjesë e sinjalit në dalje jepet në bllokun e lidhjes së kundërt me koefiçient Rezistencë të madhe në hyrje Koefiçient amplifikim tensioni më të stabilizuar (të qëndrueshëm) Përmirësohet karakteristika e frekuencës Rezistencë të vogël në dalje Zvogëlohen zhurmat

112 Regjim pune më linear. Mënyrat bazë të realizimit të skemave me lidhje të kundërt negative janë: 1. Skemë me lidhje të kundërt seri të tensionit 2. Skemë me lidhje të kundërt paralel të tensionit 3. Skemë me lidhje të kundërt seri të rrymës 4. Skemë me lidhje të kundërt paralel të rrymës Lidhjet e kundërta të tensionit tregojnë që një pjesë e tensionit nga dalja jepet në hyrje të qarkut të lidhjes së kundërt, ndërsa në skemat me lidhje të kundërt të rrymës, rryma e daljes kalon nëpër qarkun e hyrjes së bllokut të lidhjes së kundërt. Në lidhjet e kundërta seri sinjali i lidhjes së kundërt dhe sinjali I hyrjes janë në seri me njëri-tjetrin, ndërsa në ato në parallel sinjali i lidhjes së kundërt është në parallel me burimin e rrymës në hyrje. Në lidhjet e kundërta seri rritet rezistenca e hyrjes, ndërsa rrezistenca e daljes zvogëlohet. Në lidhjet e kundërta të tensionit rezistenca në dalje tenton të zvogëlohet, ndërsa në lidhjet e kundërta të rrymës rezistenca në dalje tenton të rritet. Në lidhjen kaskadë të amplifikatorëve është më mirë që rezistenca e hyrjes të jetë sa më e madhe, ndërsa rezistenca e daljes sa më e vogël. Këto veçori i gjejmë tek skema me lidhje të kundërt seri të tensionit. Skemat bllok për secilën prej lidhjeve tregohen më poshtë në figurën 5.2:

113 Fig. 5.2 Tipet e amplifikatorëve me lidhje të kundërt: (a) lidhje e kundërt seri e tensionit; (b) lidhje e kundërt në paralel e tensionit; (c) lidhje e kundërt seri e rrymes; (d) lidhje e kundërt në paralel e rrymës. Në skemat me lidhje të kundërt në seri ose në paralel të tensionit, koefiçienti i amplifikimit të tensionit zvogëlohet me vlerën (1+ ), ku është koefiçienti i lidhjes së kundërt që tregon sa herë ndryshon madhesia elektrike (rrymë ose tension) në dalje të bllokut të lidhjes së kundërt kundrejt madhesisë elektrike në hyrje të bllokut të lidhjes së kundërt (rrymë ose tension qoftë ajo). Me A është shënuar koefiçienti i amplifikimit të amplifikatorit. Pra koefiçienti I amplifikimit në skemën me lidhje të kundërt është: Le të shohim të përmbledhura në një tabelë (tabela 1) koefiçientin e amplifikimit të amplifikatorit pa lidhje të kundërt dhe koefiçientin e amplifikimit të amplifikatorit me lidhje të kundërt. (1) Tabela 1.

114 Në skemat me lidhje të kundërt seri të tensionit rezistenca e hyrjes rritet (1+ ) herë kundrejt asaj në skemat pa lidhje të kundërt, ndësrsa rezistenca e daljes zvogëlohet (1+ ) herë kundrejt asaj në skemat pa lidhje të kundërt, pra : dhe Efekti i lidhjes së kundërt në rezistencën e hyrjes dhe daljes së amplifikatorëve tregohet në tabelën e mëposhtme (tabela 2): Tabela 2

115 Shembull Të përcaktohet koefiçienti i amplifikimit të tensionit, rezistenca në hyrje dhe në dalje në skemën me lidhje të kundërt seri të tensionit, nëse amplifikatori ka A=-100, R i = 10 k R o = 20 k dhe koefiçientin e lidhjes së kundërt =-0.1. Zgjidhje: Duke përdorur barazimet e mësipërme, do të gjejmë: Pra shihet që koefiçienti I amplifikimit zvogëlohet me vlerën (1+ ) =11, po kaq herë rritet Z i dhe zvogëlohet Z o. Në skemat me lidhje të kundërt negative zvogëlohen deformimet (shtrembërimet) e frekuencës, zhurmat dhe deformimet jolineare. Brezi I frekuencave në skemat me lidhje të kundërt negative rritet, si tregohet në figurën 5.3:

116 Fig. 5.3.Ndikimi I lidhjes së kundërt negative në koefiçientin e amplifikimit dhe në gjerësinë e brezit të frekuencave. USHTRIME 1. Llogaritni koefiçientin e amplifikimit të skemës me lidhje të kundërt negative, nëse koefiçienti I amplifikimit të amplifikatorit ështe A = dhe -1/ Nëse koefiçienti I amplifikimit të një amplifikatori me vlerë ndryshon 20%, llogaritni ndryshimin e koefiçientit të amplifikimit në skemën me lidhje të kundërt duke ditur që -1/ Llogaritni koefiçientin e amplifikimit, rezistencën e hyrjes dhe rezistencën e daljes për skemën me lidhje të kundërt tensioni në seri nëse amplifikatori ka A = - 600, Ri = 1.5 k Ro = 50 k dhe -1/15.

117 5.2 SKEMA PRAKTIKE ME LIDHJE TE KUNDERT NEGATIVE Në figurën 5.4 tregohet një skemë me lidhje të kundërt negative tensioni në paralel. Një pjesë e sinjalit të daljes ( V o ) nëpërmjet rezistencës R 2 jepet në seri me burimin e sinjali,vs. Diferenca e tyre është : V i = V s - V f. Fig. 5.4 Skemë me lidhje të kundërt seri të tensionit Koefiçienti I amplifikimit në skemën pa lidhje të kundërt është: ku R L është rezistenca ekuivalenet e tre rezistencave në paralel: R D, R o dhe (R 1 +R 2 ): Koefiçienti i lidhjes së kundërt:

118 Koefiçienti I amplikimit të skemës me lidhje të kundërt negative është: Nëse A>>1, do të kemi: Shembull Për skemën e figurës 5.4 llogaritni koefiçientin e amplifikimit të tensionit në skemën pa dhe me lidhje të kundërt negative, kur R 1 =80K R K R O =10 K R D = 10 K dhe g m =4000 S. Zgjidhje: Nëse nuk marrim parasysh vlerën e dy rezistencave në seri R 1 dhe R 2, kemi: Koefiçienti I amplifikimit të skemës pa lidhje të kundërt është: Koefiçienti i lidhjes së kundërt është: Koefiçienti I amplifikimit të skemës me lidhje të kundërt është:

119 Një skemë me lidhje të kundërt negative tensioni në seri me amplifikator operacional tregohet në figurën 5.5. Fig. 5.5 Skemë me lidhje të kundërt negative tensioni në seri me amplifikator operacional Koefiçienti i lidhjes së kundërt përcaktohet si u tha më lart: Një skemë me lidhje të kundërt tensioni në seri e ndërtuar me BJT është skema kolektor të përbashkët (figura 5.6): Fig. 5.6 Skemë me lidhje të kundërt negative tensioni në seri me BJT.

120 Një skemë me lidhje të kundërt negative rryme në seri me BJT tregohet në figurën 5.7, ku shihet që rezistenca e emiterit nuk është lidhur në paralel me kondensator C E. Fig. 5.7 Skemë me lidhje të kundërt negative rryme në seri me BJT Në figurën 5.8 (a) tregohet një skemë invertuese me amplifikator operacional që sillet si një skemë me lidhje të kundërt tensioni në paralel, ndërsa në figurën 6.8 (b) tregohet skema ekuivalente e saj.. (a) (b) Fig. 5.8 (a)skema me lidhje të kundërt tensioni në paralel; (b) skema ekuivalente Për këtë skemë më tepër përdoret koefiçienti I amplifikimit të tensionit, i cili përcaktohet:

121 USHTRIME 1. Për skemën e figurës 5.9 me vlera të R 1 = 80 K R 2 = 20 K R O = 10 K, R D = 10 K, g m = 3000 S, llogaritni koefiçientin pa dhe me lidhje të kundërt. Fig. 5.9 Skema e ushtrimit 1 2. Për skemën me lidhje të kundërt tensioni paralel të figurës 5.10, llogaritni koefiçientin e amplifikimit. Fig. 5.9 Skema e ushtrimit 2

122 Kapitulli 6 AMPLIFIKATORI OPERACIONAL 6.1.NJOHURI TE PERGJITHSHME Amplifikatorët operacional janë amplifikatorë me koefiçient amplifikimi të tensionit shumë të lartë, rezistencë të madhe në hyrje dhe rezistencë të vogël në dalje. Kryesisht ata përdoren në skemat e gjenerator elektronikëve, rregullatorëve të tensionit, në qarqet e aparaturave të ndryshmeelektronike, etj. Në këto pajisje amplifikatorët operacional (op-amp) përdoren për të ndryshuaramplitudën dhe polaritetin e tensionit. Amplifikatori operacional ka dy hyrje dhe një dalje. Stadi i hyrjes së amplifikatorit operacional është një amplifikator diferencial. Simboli i tij tregohet më poshtë në figurën 6.1: Fig. 6.1 Simboli i amplifikatorit operacional Hyrjet e amplifikatorit operacional emërtohen: hyrje joinvertuese dhe hyrje invertuese, kuptimi i të cilave del nga dy skemat e mëposhtme në figurën 6.2. Në skemën 6.2 (a) sinjali I hyrjes futet në hyrjen (+), kurse hyrja (-) lidhet me token. Sipas kësaj lidhje, sinjali në dalje do të jetë në të njëjtën faze me sinjalin e hyrjes. Për këtë arsye hyrja (+) ku u zbatua sinjali quhet hyrje joinvertuese Në skemën 6.2 (b) sinjali I hyrjes futet në hyrjen (-), kurse hyrja (+) lidhet me token. Sipas kësaj lidhje, sinjali në dalje do të jetë në kundërfazë me sinjalin e hyrjes. Hyrja (-) quhet hyrje invertuese.

123 Fig.6.2 Amplifikatori operacional me një sinjal në hyrje Në rast se sinjalin e hyrjes e zbatojmë midis dy hyrjeve, si tregohet në figurën 6.3 (a, b), në dalje do të marrim një sinjal të amplifikua, vlera e të cilit varet nga diferenca e sinjaleve në të dy hyrjet. Fig.6.3 Amplifikatori operacional me tension diferencial në hyrje. Në rast se në të dy hyrjet zbatohet i njëjti sinjal, si në figurën 6.4, atëherë amplifikohen të dy sinjalet me polaritete të kundërta dhe sinjali në dalje do të jetë zero. Ky përfundim është teorik, sepse në praktikë kemi një tension të vogël në dalje që shkaktohet nga zhurmat.

124 Fig.6.4 Amplifikatori operacional me tensione zhurme në hyrje. Nëse në të dy hyrjet zbatojmë sinjale të veçanta, atëherë sinjali i hyrjes është sa diferenca e sinjaleve në dy hyrjet, pra (1) Nëse në të dy hyrjet zbatohen sinjale të njëjta, atëherë sinjali i hyrjes është sa vlera mesatare e sinjaleve në dy hyrjet, pra Këto sinjale amplifikohen dhe si përfundim sinjali në dalje përmban dy komponente që varet nga tensioni I dëshëruar (diferencial) në hyrje, V d, dhe tensioni i padëshëruar në hyrje, V c. Si përfundim: (2) (3) ku V d është tensioni diferencial (i dëshëruar) I hyrjes V c është tensioni i padëshëruar në hyrje A d është koefiçenti i amplifikimit e sinjalit te dëshëruar A c është koefiçenti i amplifikimit e sinjalit të padëshëruar Për të gjetur lidhjen midis A d dhe A c në një përforcues operacionalveprojmë në këtë mënyrë:

125 - për të gjetur A d, në dy hyrjet zbatojmë sinjale me vlerë të njëjtë dhe me shenjë të kundërt, pra V i1 = - V i2 = Vs = 0.5V, nga ku V d = =(V i1 - V i2 ) = [0.5V-(-0.5V)] = 1V dhe V c = 1/2 (V i1 + V i2 ) = 1/2 [0.5V+(-0.5V)] = 0 V Tensioni në dalje do të jetë: V o = A d V d + A c V c = A d (1V) +A c (0)= A d Pra V o numerikisht është sa A d. - për të matur A c, në dy hyrjet zbatojmë sinjale me vlerë të njëjtë dhe me shenjë të njëjtë, pra V i1 = V i2 = Vs = 1V, nga ku Tensioni në dalje do të jetë: Pra V o numerikisht është sa A c. Duke ditur vlerat e A c dhea d ne mund të llogaritim raportin e reduktiomit (zvogëlimit) të sinjaleve të padëshëruara (CMRR), si më poshtë: ose në vlerë logaritmike: Tensioni në dalje mund të shprehet edhe nëpërmjt CMRR, si më poshtë:

126 USHTRIME 1. Përcaktoni tensionin në dalje të një amplifikatori operacional për trensione në hyrje V i1 150 V, V i2 = 140 V. Amplifikatori ka një koefiçient amplifikimi diferencial A d = 4000 dhe vlerë CMRR Llogaritni CMRR (db) kur për qarkun me V d =1 mv, kemi V o = 120mV dhe për V c =1mV kemi V o = 20 mv. 6.2 SKEMAT BAZE ME AMPLIFIKATORE OPERACIONAL Sikurse thamë mëlart amplifikatori operacional ka koefiçient amplifikimi tensioni të madh, rezistencë hyrje të madhe ( rreth disa ) dhe rezistencë dalje të vogël( më pak se 100 ohm). këto veçori duken qartë në skemën ekuivelente të ampilifikatorit operacional, si tregohet në figurën 6.5: (a) (b) Fig.6.5. (a)simboli i amplifikatorit operacional, (b) skema ekuivalente e tij

127 Skema më e përdorshne me amplifikator operacional është treguar në figurën 6.6. Sinjali zbatohet në hyrjen negative nëpërmjet një rezistence R 1. Hyrja pozitive është lidhur me tokën. Sinjali i daljes kthehet në hyrjen negative nëpërmjet rezistencës së lidhjes së kundërt R f. Fig.6.6. Skema bazë me amplifikator operacional dhe skema ekuivalente e saj Tensioni në dalje është varësi e tensionit të burimit të sinjalit në hyrje dhe e korfiçientit të amplifikimit të tensionit. Tensini nga hyrja negative deri në tokë konsiderohet zero dhe kjo pike në qark quhet tokë imagjinare. Rryma në hyrje të amplifikatorit gjithashtu është zero, rrymë kalon vetëm në rezistenca R f. Koncepti i tokës imagjinare tregohet më poshtë në figurën 6.7: Fig.6.7. Koncepti i tokës imagjinare. Duke marrë parasysh konceptin e tokës imagjinare, ne mund të shkruajmë barazimin e mëposhtëm për rrymën: nga ku:

128 Koncepti i tokës imagjinare (edhe pse fizikisht nuk është i saktë) na lejon të gjejmë në mënyrë më të thjeshtë koefiçientin e amplifikimit të tensionit, i cili sikurse e shohim përcaktohet drejtpërsëdrejti nga vlerat e rezistencave në qark. Shenja minus tregon se sinjali në dalje është në kundërfazë më sinjalin e hyrjes. Nëse R f = R 1, koefiçienti i amplifikimit të tensionit është -1. Pra ne mund të rregollojmë koefiçientin e amplifikimit të tensionit duke ndryshuar vlerat e rrezistencave në raport me njëra-tjetrën. 6.3 SKEMA PRAKTIKE ME AMPLIFIKATOR OPERACIONAL. Këtu do të tregohen disa nga skemat më të përdorshme me amplifikator operacional. Skema invertuese. Kjo është një nga skemat më të përdorshme me amplifikator operacional, ku vlera e tensionit në dalje varet nga vlera e tensionit të hyrjes dhe nga koefiçienti i amplikimit konstant, që përcaktohet nga vlerat e rezistencave të jashtme në skemë. Në figurën 6.8 tregohet skema invertuese me koefiçient amplifikimi konstant. Fig.6.8 Amplifikatori invertues me koefiçient amplifikimi konstant. Ky amplifikator përdoret më tepër se ka stabilitet më të lartë frekuence. Skema joinvertuese. Skema në figurën 6.9. është ndërtuar me amplifikator operacional dhe punon si skemë joinvertuese me koefiçient amplifikimi konstant, të cilin e përcaktojmë duke u nisur nga skema ekuivalente. Meqë V i është afërsisht zero, V 1 përcaktohet:

129 Fig.6.9 Skema joinvertuese dhe skema ekuivalente e saj. Skema me koefiçent amplifikimi 1 Në këtë skemë koefiçienti i amplifikimit është 1, pra sinjali në dalje është në fazë dhe me të njëjtën amplitudë me sinjalin në hyrje, si në figurën 6.10:

130 Fig Ndjekësi njësi dhe qarku ekuivalent. Skema mbledhëse ( shumë) Në praktikë është mjaft i përdorshëm amplifikatori mbledhës (shumë).në figurën tregohet një skemë mbledhëse me tre hyrje. Duke përdorur skemën ekuivalente gjejmë tensionin në dalje: Nëse numri i hyrjeve shtohet, do të shtohet edhe numri i komponenteve në barazimin e mësipërm. Fig.6.11.Amplifikatori mbledhës dhe skema ekuivalente e tij.

131 Skema e intergruesit Në studimet e bëra deri tani elementet e lidhura në hyrje dhe në qarkun e lidhjes së kundërt kanë qënë rezistenca. Nëse elementi i lidhjes së kundërt është kondensator, skema quhet intergrator. Duke kujtuar konceptin e tokës imagjinare ne konsiderojmë që tensioni nga pika e bashkimit të R me C deri në tokë është zero. Rezistenca kapacitive shprehet si më poshtë: ku s = 2 f Një skemë intergruesi, si dhe skema ekuiivalente tregohen në figurën 6.12: Fig.6.12 Intergruesi dhe skema ekuivalente e tij. ose pas transformimesh algjebrike vlera e çastit e vo do të përcaktohet nga konstantja RC dhe nga intergrali i vlerës së çastiti të sinjalit në hyrje : Sinjali tipik në hyrje është kënddrejtë. Në këtë rast sinjali në dalje është sinjal rënës linear. Intergratori mund të punojë me tipe të ndryshëm sinjalesh në hyrje. Gjatë studimit do mendojmë që sinjali në hyrje është kënddrejtë me një periodë të caktuar. Le të marrim tensionin në hyrje V 1 = 1V dhe vlerat e R dhe C si në figurën 6.13

132 (a) (b) (c) Fig Forma e sinjalit në dalje (b) të intergratorit për sinjal kënddrejtë në hyrje që ndryshon nga 0 në 1V. Nëse e zvogëlojmë 10 herë vlerën e rezistencës, shpejtësia e rënies së sinjalit në dalje rritet, si në figurën 6.13 (c). Intergratorët që kanë më shumë se një hyrje, si në figurën 6.14, tensioni në dalje shprehet: Këto intergratorë përdoren në kompjuterat analog. Fig.6.14 Intergrator mbledhës Skemë diferenciatore Në këto skema rezistenca dhe kondensatori "ndryshojnë "vendet.pas veprimesh matematike,ne mund të përcaktojmë sinjalin në dalje në këtë formë:

133 Skema e një diferenciatori tregohet në figurën 6.15: USHTRIME Fig Një skemë diferenciatori. 1. Sa është tensioni në hyrje, nëse tensioni në dalje është 2.5 V në skemën e figurës 6.17? Fig Skema e ushtrimit 1 2. Sa janë kufinjtë e ndryshimit të tensionit në dalje të figurës 6.18, nëse sinjali në hyrje ndryshon nga 0.5 Vderi në 1V?

134 Fig Skema e ushtrimit Sa janë kufinjtë e ndryshimit të tensionit në dalje të skemës në figurën 6.19? Fig Skema e ushtrimit 3 4. Llogaritni tensionin në dalje të figures 6.20, nëse R f =100k :

135 Fig Skema e ushtrimit 4 5. Llogaritni tensionin në dalje të figures Fig. 6.21Skema e ushtrimit 5 6. Llogaritni tensionin në dalje të figures 6.22.

136 Fig Skema e ushtrimit PARAMETRAT E AMPLIFIKATOREVE OPERACIONAL Amplifikatorët operacional janë amplifikatorë të rrymave të vazhduara, por gjatë projektimit dhe punës me to duhet të marrim parasysh karakteristikat për rrymën e vazhduar dhe alternative. Tensioni offset i hyrjes Kur hyrjet e amplifikatorit operacional janë të tokëzuara, gjithnjë ekziston një tension shmangjeje (offset) në dalje, sepse tranzistorët kanë në hyrje V BE të ndryshme. Tensioni offset i hyrjes është i barabartë më ndryshimin e vlerave të V BE. P.sh. amplifikatori tipik 741C ka tensionin offset në hyrje 2mV, pra V BE e njërit tranzistor ndryshon nga V BE e tranzistorit tjetër në hyrje me 2 mv. Ky 2mV është amplifikuar dhe jep një tension offset në dalje. Kështu ne mund të zbatojmë në njërën nga hyrjet një tension 2mV dhe tensioni offset në dalje shkon në zero. Rryma offset e hyrjes, IIO Rrymat e bazave të tranzistorëve të hyrjes nuk janë asnjëherë të barabarta, sepse verat e janë zakonisht të nddryshme.rryma offset në hyrje është e barabartë me diferencën e rrymave të bazave..

137 Rezistenca të ndryshme bazash Në një amplifikator operacional rezistencate bazave mund të jenë të barabarta ose jo. Ndryshimi midis tyre do të sillte një tension offset në dalje. Rryma e polarizimit në hyrje, IIB. Një tjetër parametër që lidhet me rrymat është edhe rryma e polarizimit në hyrje, që përcaktohet si vlera mesatare e rrymave të polarizimit në secilën prej hyrjeve. CMRR (common - mode rejection ratio) CMRR kupton raportin e zvogëlimit të sinjaleve të padëshëruara. Qarku 741C ka CMRR' = 90 db në frekuencat e ulëta, që me numra të zakonshëm nënkupton që sinjali i dëshëruar do të jetë 30,000 herë më i lartë në dalje se sinjali i padëshëruar.në frekuencat e larta CMRR' zvogëlohet. TensIoni në dalje maksimal pik-pik i paprerë, VOM Ky parametër tregon vlerën më të madhe me të cilën mund të ndryshojë sinjali në dalje. Nëse amplifikatori operacional ushqehet me V CC = + 15V dhe V EE = - 15 V, vlera maksimale e tensionit në dalje pik-pik është +_12V deri në +_14V ( kjo varet edhe nga vlera e koefiçientit të amplifikimit të tensionit, A CL ). Kufiri i vlerave të tensionit në hyrje

138 Sipas këtij parametri ne lexojmë kufirin ku mund të variojë tensioni i hyrjes. Nëse amplifikatori operacional ushqehet me V CC = + 15V dhe V EE = - 15 V, kufirin ku mund të variojë tensioni i hyrjes është +_12V deri në +_13V. Për tensione në hyrje më të mëdha se kjo vlerë do të sillnin deformome në dalje. Rryma për qark të shkurtër në dalje Në disa zbatime një amplifikator operacional mund të punojë me rezistencë ngarkese që është afërsisht zero. Amplifikatori 741c ka një rezistencë dalje 75. Amplifikatori operacional është pajisje me fuqi të vogël dhe rryma në dalje është e kufizuar. P.sh. kur dalja është qark i shkurter, rryma në dalje është vetëm 25mA. Përgjigja e frekuencës Një amplifikator operacional projektohet për të patur koefiçient të lartë amplifikimi tensioni për një brez të gjerë frekuencash. Në të dhënat specifike të amplifikatorit operacional në katalog jepet A VD, koefiçienti i amplifikimit të tensionit për qark të hapur (figura 6.23). Nëse amp.op. ka lidhje të kundërt negative koefiçienti i amplifikimit të tensionit zvogëlohet shumë dhe shënohet A CL (koefiçienti i amplifikimit të tensionit për qark të mbyllur). Lidhja e kundërt negative sjell koefiçient amplifikimi të tensionit të qëndrueshëm, zvogëlimin e deformimeve dhe përmirësime të tjera në punën e amplifikatorit.

139 Fig Karakteristika e frekuencës Në frekuencat e ulëta koefiçienti i amplifikimit të tensionit ka vlerën e treguar në katalog, A VD, i cili ka vlera shumë të mëdha. Nëse frekuenca e sinjalit në hyrje rritet, koefiçienti i amplifikimit të tensionit zbret deri në vlerën 1. Frekuenca në të cilën koefiçinti i amplifikimit të tensionit bëhet 1 quhet frekuencë njësi, f 1. Gjerësia e brezit (bandwidth) të frekuencave nga 0 Hz deri në frekuencën ku koefiçienti i amplifikimit të tensionit bëhet 1 shënohet B 1. Frekuenca prerëse (cutoff), f C, përcaktohet në vlerën A VD. Frekuenca prerëse dhe frekuenca njësi lidhen me njëra-tjetrën në këtë mënyrë: Slew Rate Slew Rate është një nga veçoritë më të rëndësishme të amplifikatorit operacional. Slew Rate është kufiri maksimal me të cilin mund të ndryshojë tensioni në dalje të amplifikatorit. Matet në V/ s. Gjatë projektimit ky raport duhet të ruaj vlerat e treguara në kcatalog, ndryshe do kishim deformim të sinjalit në dalje, pra dalja nuk mund të ketë të njëjtën formë si ajo e sinjalit në hyrje, por sinjal i deformuar apo i prerë. Shembull Për një amplifikator operacional me SR=2 V/ s, sa është vlera e koefiçioentit të amplifikimit në një skemë me lidhje të kundërt negative, kur sinjali në hyrje ndryshon deri në 0.5 V për 10 s? Zgjidhje: Duke ditur që mund të themi:

140 Nga ku: Pra vlera maksimale e koefiçientit të amplifikimit me lidhje të kundërt negative është 40. Për vlera më të mëdha se 40, në dalje do të merrnim një kufi ndryshimi tensioni më të madh se SR..Frekuenca maksimale e sinjalit Për të parandaluar deformimet e sinjalit në dalje, kufiri i ndryshimit të tij në varësi të kohës duhet të jetë më i vogël se slew rate. Për një sinjal sinusoidal të forms: kufiri maksimal i ndryshimit të sinjalit në dalje në varësi të kohës duhet të jetë: Frekuenca maksimale është e kufiziar nga gjerësia e brezit të frekuencave. Për frekuenca më të mëdha se kjo frekuencë, sinjali në dalje do të jetë i deformuar, pra kjo është frekuenca më e lartë për të cilën sinjali është i padeformuar. Rezistenca e hyrjes, ri

141 Rezistenca e hyrjes së një amplifikatori operacional është në vlerën e saj tipike 2 M por nëse skema me amplifikator operacional ka lidhje të kundërt negative kjo rezistencë rritet. Rezistenca në dalje,ro Rezistenca tipike në dalje e amplifikatorit operacional është 75 si qark i hapur. por nëse skema me amplifikator operacional ka lidhje të kundërt negative kjo rezistencë mund të jetë shumë më e vogël. Kapaciteti i hyrjes, Ci Në frekuencat e larta amplifikatori operacional ka një kapacitet në hyrje me vlerë tipike 1.4 pf. e cila është një vlerë e vogël krahasuar me kapacitetet parazitare të përcjellësve. Rryma e burimit të tensionit të vazhduar, ICC Ky parametër ndihmon përdorusin të përcaktojë vlerën e tensionit të burimit, si dhe fuqinë e konsumuar nga qarku i intergruar (P D = 2 V CC I CC ). Fuqia e përgjithshme e harxhuar nga qarku i intergruar, PD. Vlera tipike e saj mund të jetë 50 mw, por mund të shkojë deri në 85mW. Një amplifikator operacional që konsumon 50mW, kur rryma e burimit të tensionit të vazhduar është 1.7 ma, burimet e tensionit të vazhduar kanë vlerë 15V. Për burime me tensione më të vogla, rryma I CC do të jetë më e vogël dhe fuqia e konsumuar do jetë më e vogël. Një amplifikator operacional që bën pjesë në shumë paketa elektronike ka skemën elektrike të brendshmesi tregohet në figurën 6.24:

142 Fig Skema elektrike e brendshme e një amplifikatori operacional Parametrat e amplifikatorit operacional në kufinjtë maksimal absolutë në temperaturën e dhomës janë: Karakteristikat elektrike në temperaturën e dhomës:

143 USHTRIME 1. Llogaritni tensionin e përgjithshëm të shmangies (offset), për një amplifikator operacional me V IO =6 mv dhe I IO = 120 na për skemën e mëposhtme:

144 Fig Skema e ushtrimit Llogaritni rrymat e polarizimit të hyrjes për çdo transistor, nëse rryma e hyrjes e shmangies është I IO =4 na, ndërsa rryma e polarizimit të hyrjes është I IB =20nA. 3. Përcaktoni frekuencën prerëse, nëse B 1 = 800kHz, A VD = Pë një amplifikator operacional SR=2.4V/ s, sa është A CL kur tensioni në hyrje ndryshon deri në 3 V për s. 5. Për një tension në hyrje të V i =40mV në skemën e figures 6.25, përcaktoni frekuencën maksimale që mund të përdoret, nëse SR=0.4V// s.. Kapitulli 7 SKEMA TE TJERA ME AMPLIFIKATOR OPERACIONAL

145 7.1 LIDHJA E DISA STADEVE ME AMPLIFIKATOR OPERACIONAL Lidhja e disa stadeve me amplifikator operacional në seri (njëri pas tjetrit) sjell që koefiçienti amplifikimit të tensionit është sa prodhimi i koefiçientëve të amplifikimit të tensionit të secilit prej stadeve. Për skemën e mëposhtme (figura 7.1), koefiçienti i amplifikimit të tensionit do të jetë: Ku Fig. 7.1 Lidhja në seri e disa stadeve Shembull: Llogaritni tensionin në dalje duke përdorur qarkun e figurës 7.1 për.. 80 V. ; tension në hyrje Zgjidhje: Koefiçienti i amplifikimit të tensionit është :

146 Shembull Tregoni si mund të lidhen tre amplifikator operacional LM348 IC për të marrë në dalje sinjale që janë 10, 20 dhe 50 herë më të mëdha se sinjali i hyrjes. Përdorni rezistencën e lidhjes së kundërt R f = 500 k për çdo stad ( lidheni skemën sipas skemës bazë invertuese). Zgjidhje: Përcaktojmë vlerat e rezistencave të lidhura me hyrjet invertuese të çdo amplifikatori:

147 Fig. 7.2 Skema e shembullit Skema e zbritjes së tensioneve Dy sinjale mund të zbriten nga njëri-tjetri. Në figurën 7.3 tregohen se si mund të lidhen dy amplifikatorë operacional që të përfitojmë në dalje diferencën e dy sinjaleve:

148 Fig.7.3.Skema nga ku fitojmë diferencën e dy sinjaleve. Tensioni në dalje: Një tjetër mënyrë për të kryer zbritjen e dy sinjaleve është treguar në skemën e mëposhtme (figura 7.4):

149 Fig. 7.4 Skemë zbritjeje sinjalesh Në këtë skemë përdoret vetëm një amplifikator operacional. Duke përdorur teoremën e superpozimit gjejmë tensionin në dalje. Për këtë njëherë konsiderojmë V1 = 0 dhe gjejmë V O2, ndërsa herën tjetër konsiderojmë V 2 = 0 dhe gjejmë V O1 ( në këtë rast mos harroni të përcaktoniv + ). Më pas i mbledhim tensionet dhe rezultati përfundimtar është ai i treguar më poshtë. Skema me amplifikator operacional si pershtates rezistencash (buffer) Amplifikatori operacional lidhet në mënyrë të tillë (figura 7.4.) që koefiçienti i amplifikimit të tensionit të jetë një, pra ai vepron si një qark ideal me rezistencë të madhe në hyrje dhe rezistencë të vogël në dalje. Kjo skemë përdoret në praktikë pë të përshtatur rezistencat midis dy stadeve. Tensioni në dalje do të jetë: Fig.7.4 Skema me koefiçient amplifikimi një. Në figurën e mëposhtme (7.5) është treguar si lidhet amplifikatori operacional 741në një qark me koefiçisnt amplifikimi 1( si përshtatës rezistencash).

150 Fig.7.5.Amp-op 741 si përshtatës rezistencash USHTRIME 1.Llogaritni tensionin në dalje të skemës në figurën 7.6, nëse V i = 3.5 mv (vlerë efektive). Fig. 7.6 Skema e ushtrimit1 2. Llogaritni tensionin në dalje të skemës në figurën 7.7, nëse V i = 150 mv (vlerë efektive).

151 Fig. 7.7 Skema e ushtrimit 2 3.Llogaritni tensionin në dalje të skemës në figurën 7.8: Fig. 7.8 Skema e ushtrimit 3 4.Tregoni si mund të lidhni dy amplifikatorë operacionalë LM358 IC për të marrë në dalje sinjale 15 dhe -30 herë më të mëdhenj se vlera e sinjalit në hyrje. Përdorni R f = 150k 5. Llogaritni tensionin në dalje të skemës në figurën 7.9, nëse V i1 = 10 mv (vlerë efektive) dhe V i2 = 20mV.

152 Fig. 7.9 Skema e ushtrimit 5 6. Llogaritni tensionin në dalje për skemën në figurën 7.10: Fig.7.10 Skema e ushtrimit Llogaritni tensionin në dalje për skemën në figurën 7.11:

153 Fig.7.11 Skema e ushtrimit SKEMA TE PERDORURA NE APARATET MATESE Amplifikatorët operacional përdoren si tipe të ndryshëm burimesh të kontrolluara. Tensioni në hyrje mund të kontrollojë rrymën apo tensionin në dalje, ose rryma e hyrjes mund tëë përdoret për të kontrolluar tensionin apo rrymën e daljes së aparateve matës. Këto mënyra të lidhjes amplifikatorëve operacional janë përdorur në qarqe instrumntal, si p.sh. voltmetrat e rrymës së vazhduar ose alternative. Në figurën 7.12 është treguar një milivoltmetër i rrymes së vazhduar

154 Fig.7.12 Milivoltmetër i rrymës së vazhduar Aparati matës tregon direkt vlerën e tensionit në hyrje në milivolt. Kujtojmë marrëdhënien që ka tensioni në dalje me atë në hyrje për skemën invertuese dhe pas disa transformimmesh arrijmë në rezultatin: Një shembull tjetër i përdoimit të amplifikatorëve operacional në qarqet e aparateve mates (instrumental) është një milivoltmetër i rrymës alternative, i cili është i ngjashëm me një milivoltmetër të rrymës së vazhduar. Kuptohet që sinjali në hyrje është alternativ. Diodat përdoren për të drejtuar tensionin, sepse aparati mates mat rrymën e vazhduar. Në figurën 7.13 tregohet një milivoltmetër I rrymës alternative.

155 Fig.7.13 Milivoltmetër i rrymës alternative Më poshtë po japin njërin nga zbatimet e amplifikatorëve operacional, në të cilin ushqehet llampa e një ekrani (display) ose LED i një ekrani. Kur tensioni në hyrjen joinvertuese të qarkut bëhet më i madh se ai i hyrjes invertuese, si në figurën 7.14(a), tensioni në këmbën 1 të amplifikatorit operacional bëhet i konsiderueshëm (afërsisht 5 V në këtë rast), tranzistori Q 1 sillet si çelës i kyçur dhe llampa ndriçon. Rryma në dalje të amplifikatort operacional është rreth 20mA, ndërsa në kolektor, pra dhe në llampë, shkon rreth 600mA. Në këtë rast duhet zgjedhur tranzistori i përshtatshëm. Në figurën 7.14.(b) mjafton që rryma në dalje të amplifikatorit operacional të jetë 20 ma për të ushqyer LED.

156 Fig.7.14 Skema e ushqimit të ekranit (a) ushqimi i llampës, (b)ushqimi i LED Amplifikator të tjerë instrumental Në figurën 7.15 tregohet një amplifikator ku sinjali në dalje varet nga diferenca midis dy sinjaleve të hyrjes. Potenciometri lejon rregullimin e vlerave të tensionit në dalje. Tensioni në dalje është: Ose

157 Fig Amplifikator instrumental USHTRIME 1. Llogaritni rrymën në dalje për skemën e mëposhtme (figura 7.16): Fig Skema e ushtrimit 1

158 2. Llogaritni tensionin në dalje pë skemën e mëposhtme: Fig Skema e ushtrimit FILTRAT AKTIVE Një nga zbtimet e amplifikatorëve operacional janë edhe skemat e filtrave aktivë.filtrat e ndërtuar me kondensator dhe rezistenca janë filtra pasiv, ndërsa filtrat e ndërtuar me amplifikatorë operacional dhe me rezistenca e kondensator janë filtra aktiv. Ata amplifikojnë tensionin, lejojnë dhe pengojnë pjesë të caktuara të brezit të frekuencave. Filtat i klasifikojmë: Filtra të frekuencës së ulët, të cilët lejojnë frekuencat nga zero deri në f OH Një filtër nga I cili marrim në dalje tension konstant deri në një frekuencë f OH dhe nuk e lejon kalimin e sinjalit mbi këtë frekuencë është quajtur filtër ideal i frekuencave të ulëta, si në figurën 7.17(a). Filtri që lejon kalimin e sinjalit mbi një frekuencë prerëse f OL është filtër I frekuencave të larta, si në figurën 7.17(b).Kur filtri lejon kalimin e sinjalit midis dy vlerash frekuence prerëse, ai quhet filtër I frekuencave të mesme, si në figurën7.17(c).

159 Fig Karakteristika e frekuencës për filtër ideal a) të frekuencave të ulëta; b) të frekuencave tëlarta; c) të frekuencave të mesme. Filtri I frekuencave të ulëta Filtrat me një kondensator dhe me një rezistencë, si në figurën 7.19 e kanë shpejtësinë e zvogëlimit të A v -20 db/dekadë( krahasuar me filtrat ideal). Koefiçienti I amplifikimitpër frekuenca më të vogla se frekuenca prerëse është konstantdhe gjendet: Frekuenca prerëse (cutoff) është:

160 Fig Filtri I frekuencave të ulëta me një nyje RC dhe karakteristika reale e frekuencës Nëse në skemë vendosim 2 nyje RC, koefiçienti I amplifikimit të tensionit nuk ndryshon, por rritet shpejtësiia e rënies së koefiçientit të amplifikimit, pra I afrohet më shumë karakteristikës ideale, si në figurën Fig Filtri I frekuencave të ulëta me dy nyje RC dhe karakteristika reale e frekuencës Filtri I frekuencave të larta

161 Filtrat aktivë me një dhe me dy nyje RCjanë treguar në figurën Zakonisht vlerat e R dhe C merren të njëjta. Karakteristika e frekuencës për secilin rast tregohet: Fig Filtër I frekuencave të larta: (a) me një nyje RC; (b) me 2 nyje RC; (c) karakteristika e frekuencës Frekuenca prerëse e amplifikatorit është: Filtri I frekuencave të mesme

162 Nga kombinimi I punës së një filtri të frekuencave të larta me një filtër të frekuencave të ulëta fitohet një filtër I frekuencave të mesme, sin ë figurën 7.22: Shembull Fig.7.22 Filtër i frekuencave të mesme Llogaritni frekuencat prerëse të një filtri të frekuencave të mesme, ku R 1 =R 2 =10 KË, C 1 =0.1mF, C 2 = mf. Zgjidhje:

163 USHTRIME 1.Llogaritni frekuencën prerëse të filtrit të frekuencave të ulëta në figurën 7.23: Fig Skema e ushtrimit 1 2.Llogaritni frekuencën prerëse të filtrit të frekuencave të ulëta në figurën 7.24: Fig Skema e ushtrimit 2 3. Llogaritni frekuencën prerëse të sipërme dhe të poshtme për filtrin e frekuencave të mesme në figurën 7.25:

164 Fig Skema e ushtrimit 3.

165 AMPLIFIKATORET E FUQISE 8.1 TIPET E AMPLIFIKATOREVE TE FUQISE Deri tani jemi marrë më studimin e amplifikatorëve me sinjale të vegjël në hyrje dhe kryesisht kemi studiuar amplitudën e sinjalit në dalje kundreijt atij të hyrjes.në këto amplifikatorë tensioni, rryma dhe fuqia kanë patur vlera të vogla. Amplifikatorët e sinjaleve të mëdha ose amplifikatorët e fuqisë janë pajisje që japin fuqi të madhe në dalje (nga disa W deri në dhjetra W). Ata përdoren pë të ushqyer pajisjet e daljes, si: altoparlant, ekran televiziv, antenë transmetuese të radio dhënsave. Veçori të këtyre skemave janë: rendimenti i fuqisë, vlera maksimale e fuqisë që qarku jep në dalje, përshtatja e rezistencës me elementin apo pajisjen e daljes. Skema- bllok më e përgjithshme e një amplifikatori jepet më poshtë ë figurën 8.1: Fig. 8.1 Skema- bllok e një amplifikatori fuqie Një mënyrë e klasifikimit të amplifikatorëve është sipas klasës, e cila tregon si ndryshon sinjali në dalje për një periodë të plotë të sinjalit në hyrje. Klasa A: Sinjali në dalje shtrihet në 360 për një cikël të plotë të sinjalit në hyrje, si tregohet në figurën 8.2.

166 Fig. 8.2 Sinjali në dalje të amplifikatorit të klasës A Klasa B: Në një skemë të klasës B sinjali në dalje shtrihet në një gjysmë periode, pra në 180 kundrejt një periode të plotë të sinjalit në hyrje, si në figurën 8.3. Në këtë rast nevojitet përdorimi I dy amplifikatorëve që punojnë në regjimin e klasës B, në mënyrë që njëri prej tyre të japë sinjal në dalje për gjysëm valën positive dhe tjetri për gjysëm valën negative.kjo bën që sinjali në dalje të shtrihet në 360.Ky regjim pune njihet me emrin push-pull.snjali në dalje pritet të jetë I deformuar. Fig. 8.3 Sinjali në dalje të amplifikatorit të klasës B KLASA AB: Ky regjim pune nuk është as regjim i klasës A, as regjim i klasës B. Ai arrihet nëpërmjet lidhjes push-pull për të përfituar në dalje sinjal të plotë dhe rendiment më të madh se klasa A ose klasa B. Klasa C:

167 Dalja e amplifikatoerëve të klasës C është bazuar në punën e tranzistorit për më pak se 180. Ata ndërtohen me qarqe rezonues, të cilët kryejnë cikël të plotë pune në frekuencën e rezonancës dhe përdoren në pajisjet transmetuese të radiove ose të telekomunikacionit. Klasa D: Kjo klasë është një mënyrë e punës së amplifikatorëve, në të ciliën përdoren impulse (sinjal dixhital). Duke përdorur sinjale dixhitale bëhet e mundur të merret në dalje sinjal që shtrihet në të gjithë periodën. Avantazhi më i madh i punës në regjimin e klasës D është puna e amplifikatorit në intervale të vogla kohe dhe pushimi i tij në intervale më të gjata kohe, pra rendimenti i tij është shumë i lartë. Rendimenti I amplifikatorëve Rendimenti I fuqisë së amplifikatorëve përcaktohet si raport i fuqisë në dalje me fuqinë që sigurohet nga ushqimi I skemës me tension të vazhduar. Rendimenti përmirësohet duke kaluar nga klasa A në klasën D. Në regjimin e klasës A rendimenti ka vlerën maksimale kur fuqia alternative në dalje ka vlerën maksimale. Rendimenti maksimal ka vlerën 25% kur skema realizohet me lidhje seri të ngarkesës ose 50% për skemën me lidhje transformatore të ngarkesës. Në amplifikatorët e klasës B rendimenti maksimal ka vlerën 78.5 %. Në amplifikatorët e klasës D rendimenti maksimal është mbi 90-%. Në tabelën e mëposhtme (tabela 1) është bërë krahasimi sipas rendimentit i klasave të punës së amplifikatorëve TABELA 1

168 Klasa A AB B C D Cikli I punës to Për më pak se 180 me sinjale dixhitale Rendimenti i fuqise 25% to 50% Midis 25% dhe 78.5% 78.5% mbi 90% 8.2 AMPLIFIKATORET E KLASES A ME USHQIM SERI TE NGARKESES Ky amplifikator ndryshon nga amplifikatorët e sinjaleve të vegjël në vlerat e tensioneve dhe në faktin që ata ndërtohen me transistor fuqie, të cilët janë të aftë të punojnë me vlera të konsiderueshme fuqie (nga disa W deri disa dhjetra W). Rendimenti i amplifikatorëve në klasën A është I ulët. Koefiçenti I amplifikimit të rrymës në një transistor fuqie,, në përgjithësi është më I vogël se 100. Skema e një amplifikatori fuqie në regjimin e klasës A tregohet në figurën 8.4. Fig. 8.4 Amplifikatori i sinjaleve të medha në regjimin e klasës A

169 Analiza e skemës për rrymat e vazhduara Rryma e polarizimit të bazës varet nga vlerat e V CC dhe R B. Rryma në kolektor: Tensioni kolektor-emiter: V - 0.7V I B (8.1) CC R B I C = βi B (8.2) V CE = V CC - I C R C (8.3) Për të përcaktuar koordinatat e pikës së punës Q (shiko figurën 8.5) duhet të vëmë re pikëprerjen e linjës së ngarkesës për rrymat e vazhduara me karakteristikën, që ka I B sa vlera e gjetur më lart. Fig. 8.5 Karakteristikat e tranzistorit dhe linja e nagrkesës për rrymën e vazhduar Analiza e skemës për rrymat alternative Kur një sinjal alternative është zbatuar në hyrje të amplifikatorit si në figurën 8.4, rryma e bazës e për pasojë edhe rryma e kolektorit do të variojë lart e poshtë pikës së punës,

170 pra edhe tensioni alternative në dalje do të variojë lart e poshtë kundrejt pikës së punës, si në figurën e mëposhtme (figura 8.6, a): Vlera më e madhe alternative pik-pik e rrymës së kolektorit mund të ndodhet midis 0 dhe V CC /R C, ndërsa vlera më e madhe alternative pik-pik e tensionit kolektor-emiter është nga 0 deri në V CC si në figurën 8.6, b: (a) (b) Fig. 8.6 Ndryshimi I sinjalit në hyrje dhe në dalje të amplifikatorit Kur sinjali në hyrje mungon, rryma e polarizimit të vazhduar është I CQ dhe fuqia e marrë nga lidhja e burimit të tensionit të vazhduar është:

171 P i(dc) = V CC I CQ (8.4) Nga barazimi (8.4) llogaritim fuqinë në hyrje të amplifikatorit të klasësë A me lidhje seri. Ndryshimi I rrymës e tensionit në dalje rreth pikës së punës përcakton fuqinë e rrymës alternative në ngarkesë. Kjo fuqi është shpërndarë në ngarkesë, R C, në skemën e figurës 8.4 Sa më i madh të jetë sinjali në hyrje, aq më i madh është sinjali në dalje. Fuqia e rrymës alternative e shpërndarë në ngarkesë, R C, përcaktohet në disa mënyra: P o(ac) = V CE(rms) I C(rms) (8.5 a) P o(ac) = I 2 C(rms) R C (8.5 b) V 2 C (rms) Po ac (8.5 a) R C Rendimenti Rendimenti i një amplifikatori jepet nga raporti i fuqisë së rrymës alternative në dalje ndaj fuqisë së rrymës së vazhduar në hyrje. Rendimenti llogaritet në % si më poshtë: P o(ac) (8.6a) Pi(dc) Rendimenti maksimal Për amplifikatorët e klasës A, rendimenti maksimal përcaktohet kur rryma e tensioni luhaten në në vlerat maksimale të mundëshme.për tensionin kjo vlerë arrihet kur V CE(pp) = V CC. Vlera maksimale e rrymës dhe e tensionit arrihet kur: VCC Ic( p p) R dhe V CE(p-p) = V CC C

172 Vlera maksimale e fuqisë do të jetë: Fuqia maksimale e hyrjes arrihet kur rryma e pikës së punës është sa gjysma e vlerës maksimale të saj: VCC/R C Pi(dc)max = VCC 2 2 CC V 2R C Duke kryer veprimet matematike, përcaktojmë përfundimisht rendimentin maksimal në amplifikatorët e klasësë A: max P P o(ac) max i(dc) max x100% 25% Sigurisht që ky rendiment arrihet në kushte ideale, por zakonisht ai është më i vogël se 25%. SHEMBULLI 8.1 Llogaritni fuqinë në hyrje, në dalje, rendimentin për amplifikatorin e mëposhtëm, nëse vlera e amplitudës së rrymës së bazës 10 ma:

173 Fig. 8.7 (a) Skema dhe (b) përcaktimi I pikes së punës për shembullin 8.1 Zgjidhje: Duke përdorur ekuacionin (8.1), pika e punës përcaktohet si më poshtë: Tensioni kolektor-emiter: I CQ = βi B = 25 (19.3mA) = 482.5mA = 0.48 A V CEQ = V CC - I C R C =20V (0.48A) ( 20Ω) = 10.4V Pikat ekstreme të linjës së ngarkesës janë për : V CE = V CC = 20V me I C = V CC /R C = 20V/20 Ω = 1000mA = 1A. Për rrymën e dhënë të bazës: I C(p) = βi B(p) = 25 (10mA pik) = 250mA pik

174 Duke përdorur vlerat pik: P o(ac) = I 2 C(rms) R C = I 2 C(p) 2 R C (250X A) 2 (20 ) 0.625W Duke përdorur ekuacionin(7.4): P i(dc) = V CC I CQ = (20V)(0.48A)= 9.6W Rendimenti i amplifikatorit të fuqisë llogaritet: P P o(ac) i(dc) x100% 0.625W 9.6W x100% 6.5% 8.3 AMPLIFIKATORI I KLASES A ME LIDHJE TRANSFORMATORE Një mënyrë e realizimit të amplifikatorëve të klasës A është ajo me lidhje transformatore, e cila siguron rendiment më të lartë se mënyra e parë (deri në 50%), si në figurën 8.7. Fig. 8.7 Amplifikatori I fuqisë me lidhje transformatore. Njohuri të përgjithshme mbi transformatorin janë marrë në lëndën Elektroteknika dhe Elektronika 1.Ju kujtojmë që nëse numri i spirave në sekondar është më i madh se në primar, tensioni në sekondar është më i madh se në primar. Nëse numri i spirave në sekondar është më i madh se në primar, rryma në sekondar është më e vogël se rryma në primar. Si shihet në figurën 8.7, R L lidhet me sekondarin e transformatorit, por e parë nga ana e primarit vlera e saj është R L (pra ajo është pasqyrim I R L nga ana e primarit ).

175 Marrëdhëniet mes tensioneve, rrymave dhe rezistencave midis primarit e sekondarit janë përmbledhur më poshtë: Nëse shënojmë me k raportin e numrit të spirave, kemi: Ku k është koefiçienti i transformimit të transformatorit. SHEMBULLI 8.2 Sa duhet të jetë koefiçienti I transformimit të transformatorit, kur altoparlanti ka rezistencë 16Ω, ndërsa vlera e saj e parë nga primary është 10 k Ω? Fuqia alternative në primarin e transformatorit mund të llogaritet: P o(ac) = (V CEmax - V CEmin )(I 8 Cmax - I Cmin ) Kjo fuqi mendohet që shpërndahet edhe në sekondarin e transformatorit, pasi transformatori konsiderohet ideal. Ndryshimi grafik i V CE dhe i I C tregohen më poshte në figurën 8.8:

176 Fig. 8.8 (a) Ndryshimi grafik i V CE ;(b) Ndryshimi grafik i I C. Fuqia në hyrje e marrë nga burimi llogaritet: P i(dc) = V CC I CQ Pjesa më e madhe fuqisë së humbur shpërndahet në tranzistor, pasi humbjet e fuqisë në transformator nuk merren në konsideratë si shumë të vogla. Fuqia e humbur në tranzistor, e cila kthehet në nxehtësi merret: ku P Q është fuqia e humbur në tranzistor. P Q = P i(dc) - P o(ac) Në amplifikatorët e klasës A në tranzistor kalon rrymë gjatë gjithë kohës dhe fuqia e harxhuar prej tyre është e konsiderueshme, sidomos kur sinjali në hyrje ka vlera të vogla. Kur sinjali në hyrje është i madh, fuqia në ngarkesë është më e madhë dhe fuqia e harxhuar nga tranzistori është më e vogël. Rendimenti teorik në amplifikatorët e klasës A me lidhje transformatore shkon deri në 50%. 8.4 AMPLIFIKATORET E FUQISE NE REGJIMIN E KLASES B Në amplifikatorët e klasës Bmungon qarku I polarizimit të tranzistorit dhe në transistor kalon rrymë vetëm për njërën gjysëm valë të sinjalit në hyrje. Për të fituar sinjal të plotë në dalje duhet të lidhim dy transistor, ku secili të punojë për një gjysëmvalë të sinjalit në hyrje dhe nga kombinimi I punës së tyre të marrim në dalje sinjal të plotë. Skema njihet ndryshe me emrin skema push-pull. Kjo skemë ka rendiment më të lartë se amplifikatori në klasën A, i cili punonte me një transistor të vetëm. Bllok-skemat e amplifikatorëve që punojnë në regjimin e klasës B me dy burime ushqimi dhe me një burim ushqimi tregohen më poshtë:

177 Fig. 8.9 Bllok-skemat e amplifikatorëve që punojnë në regjimin e klasës B (a)me dy burime ushqimi; (b) me një burim ushqimi Fuqia në hyrje e marrë nga ushqimi me një burim ose me dy burime, llogaritet: P i (dc) = V CC I dc (8.7) Ku I dc është vlera mesatare e drejtuar e rrymës në dalje. I dc 2 I ( p) Ku I(p) është vlera pik e rrymës në dalje. Duke zëvendësuar në barazimin (8.7): P i(dc) = V CC 2 I ( p) Fuqia në dalje përcaktohet me njërin nga barazimet e përcaktimit të fuqisë: P o ac V 2 L (rms) Rendimenti llogaritet nga ekuacioni bazë i përcaktimit të rendimentit: R L P P o(ac) i(dc) x100% Rendimenti maksimal në amplifikatorët e klasës B është 78.5%

178 Fuqia e konsumuar nga tranzistorët e fuqisë (e kthyer në nxehtësi) është : Fuqia e konsumuar nga secili tranzistor: P 2Q = P i(dc) - P o(ac) P Q P 2Q 2 Fuqia maksimale në dalje merret kur V L(p) = V CC P o( ac) max 2 CC V 2R L Fuqia maksimale në hyrje llogaritet: P i(dc)max = V CC (I dcmax ) = V CC 2 I ( p) V CC 2V R CC L 2V R 2 CC L Duke vazhduar matamatiksht të kryejmë veprimet, arrijmë në përfundimin: max P P o(ac) max i(dc) max x100% 78.54% Le të shohim konkretisht si janë ndërtuar amplifikatorët e klasës B. Njëra prej mënyrave është ajo e realizimit të skemës me një burim sinjali në hyrje dhe me tranzistor të të njëjtit tip. Për këtë duhet të kemi dy sinjale të kundërt me njëri-tjetrin, ku tranzistorët të punjonë në mënyrë të alternuar në varësi të faktit se cili prej tyre polarizohet në të drejtë. Për të siguruar dy sinjale të njëjtë në formë e amplitudë, por të kundërt në fazë, përdoren disa skema. Njëra prej tyre është përdorimi i një transformatori, sekondari i të cilit ka pikë mesi, si në figurën 8.9 (a). Skema e figurës 8.9 (b) përdor një skemë me tranzistor BJT, në emiterin dhe kolektonir e të cilit marrim dy snijale të njëjtë në formë e amplitudë, por të kunëdrt në fazë. Skemën duhet ta ndërtojmë për koefiçient përforcimi afërsisht 1 për çdo dalje. Për të marrë dy sinjale të njëjtë në formë e amplitudë, por të kundërt në fazë mund të përdorim edhe amlpifikatorë operacionalë, si në figurën.8.9 (c). Sinjale të njëjtë në formë e amplitudë, por të kundërt në fazë i quajmë sinjale push-pull.

179 Fig. 8.9 Skema për përftimin e sinjaleve push-pull Skema e figurës 8.10 gjendet në praktikë e ndërtuar me dy tranzistor të të njëjtit tip. Për të marrë sinjale push-pull është përdorur skema e figurës 8.9 (a).në gjysëmvalën e parë kalon rrymë në tranzistorin e sipërm(q 1 ), ndërsa në tranzistorin e poshtëm (Q 2 ) nuk kalon rrymë. Në gjysëmlavën e dytë tranzistori (Q 1 ) është në gjendje pushimi, ndërsa

180 tranzistori (Q 2 ) është duke përcjellë.sinjali në dalje,pra në ngarkesë është cikël i plotë. Fig Skema push-pull Amplifikatorët e fuqisë mund të ndërtohen edhe me transistor plotësues, npn dhe pnp, (komplementarë). Sinjali në hyrje zbatohet në bazat e të dy tranzistorëve, por duke qënë të tipeve të ndryshëm, ata do të përcjellin rrymë për gjysëmvalë të ndryshme. Gjatë një cikli të plotë të sinjalit në hyrje, një cikël i plotë i sinjalit në dalje jepet në ngarkesë Të meta të këtyre skemave janë përdorimi i dy burimeve të tensionit të vazhduar, si dhe lindja e deformimeve crossover në sinjalin e daljes, të cilat lindin gjatë kalimit të sinjalit në hyrje nga gjysëmvala pozitive në gjysëmvalën negative (ose e kundërta). Tensioni në hyrje nuk ka arritur vlerën e tensionit të hapjes së tranzistorit që do të kyçet, ndërsa tjetri është i polarizuar në të kundërt, pra të dy tranzistorët për një fraksion kohe janë të çkyçur dhe sinjali në dalje është zero, si tregohet në figurën 8.11.

181 Fig Skema push-pull me tranzistorë të tipeve të ndryshëm. Për të përmirësuar punën e tranzistorit në rastin kur përdoren dy tranzistorë komplementarë, ndërtojmë skemën që të punojë në regjimin e klasës AB, ku secili tranzistor punon për më shumë se një gjysëm periode. Një skemë tjetër me tranzistorë plotësues (komplementarë) është ajo me tranzistor Darlington, ku rryma në dalje mund të jetë më e madhe dhe rezistenca në dalje më e vogël, si në figurën 8.12: Fig Skema push-pull me tranzistorë Darlington të tipeve të ndryshëm. Një skemë mjaft e përdorshme e amplifikatorëve të fuqisë është skema që përdor çiftin Darlington dhe çiftin me lidhje të kundërt (feedback) (figura 8.13). Rezistenca R 2 përdoret për të zvogëluar deformimet crossover nëpërmjet rregullimit të tensionit të

182 polarizimit. Kjo skemë quhet ndryshe amplifikator pothuajse-plotësuese (quasicomplementary push-pull amplifier) Fig Amplifikatori pothuajse-plotësuese SHEMBULL Për amplifikatorin e klasës B në figurën 8.14, përcaktoni fuqinë në hyrje, fuqinë në dalje fuqinë e konsumuar nga çdo transistor dhe rendimentin e skemës me sinjal në hyrje 12 V(rms)

183 Fig Skema e shembullit Zgjidhje Vlera pik e tensionit në hyrje: Vi(p) = 2Vi(rms) = 2(12V ) 16.97V 17V Tensioni në dalje është idealisht sa vlera e tensionit në hyrje,sepse amplifikatori ka koefiçientin e amplifikimit të tensionit afërsisht 1. V L(p) = 17V. Fuqia në dalje, pra në ngarkesë: P o 2 2 V L (p) (17V ) 125 2R L 2(4 ) ac 36. W Vlera maksimale (pik) e rrymës në ngarkesë: I L(p) VL (p) 17V 4. 25A R L 4 Vlera mesatare e rrymës në ngarkesë: Fuqia e burimit në skemë: 2 2(4.25A) I( p 2. 71A I dc ) Pi(dc) = VCC(Idc) = (25V)(2.71A) 67.75W Fuqia e harxhuar nga çdo tranzistor është: P P Pi P W W 2 2Q o Q Rendimenti I skemës me sinjal në hyrje 12 V (rms) është: W

184 P P o(ac) i(dc) x100% W 67.75W x100% 53.3% Në një amplifikator ideal një sinjal I pastër sinusoidal I zbatuar në hyrje amplifikohet dhe në dalje është një sinjal I pastër sinusoidal me frekuencë të caktuar.në amplifikatorët ku shfaqen deformime,sinjali në dalje nuk do të jetë më sinjal I pastër sinusoidal. Deformimet mund të shfaqen për shkak të karakteristikave jo lineare të elementit (deformimet në amplitudë ose jolineare), si dhe për shkak se elementet e skemës sillen në mënyra të ndryshme per frekuenca të ndryshme (deformime në frekuencë). Sinjali I deformuar përmban sinjalin me frekuencë bazë si dhe sinjale me frekuenca shumëfish të frekuencës bazë.sinjali me frekuencë sa dyfishi I frekuencës bazë është harmonika e dytë, sinjali me frekuencë sa trefishi I frekuencës bazë është harmonika e tretë e kështu më rradhë. Nëse sinjali me frekuencë bazë ka amplitudë A 1 dhe komponentja me frekuencë n ka amplitudë A n,,deformomi I harmonikës së n-të në %, D n, llogaritet: D n A A n 1 x100% Komponentja bazë është më e madhe se çdo komponente harmonike. Deformimi total harmonik llogaritet: DTH D2 D3 D4... x100(%), Ku DTH është deformimi total harmonik. Komponentja më me peshë kuptohet që është harmonica e dytë. Një sinjal i deformuar si sinjali që marrim në regjimin e klasës B mund të studiohet duke iu referuar serisë Furie I zbërthyer në komponenten bazë dhe në ato harmonike.

185 Figura 7.Paraqitja grafike e një sinjali të deformuar dhe paraqitja e sinjalit me frekuencë bazë, harmonikës së dytë dhe harmonikës së tretë 8.6 MENYRAT E FTOHJES SE TRANZISTORIT TE FUQISE Qarqet e integruar përdoren për sinjale të vegjël dhe skema me fuqi te vogël. Shumica e skemave që punojnë me fuqi te mëdha kanë nevojë per tranzistor fuqie. Kohët e fundit është arritur që tranzistorët e fuqive të mëdha të kenë përmasa më të vogla, është rritur tensioni i shpimit( break-doën), janë përftuar tranzistor fuqie me ndezje të shpejtë (faster-sëithching). Paisja është mirë të punojë me ½ e fuqisë së saj maksimale. Temperatura maksimale e tranzisoreve të germaniumit dhe silicit eshte: për tranzistorët e silicit C; për tranzistorët e germaniumit C. Fuqia mesatare e konsumuar mund te jete afersisht: P D = V CE *I C Fuqia e konsumuar nga tranzistori ka vlerë të përcaktuar deri në një temperaturë të caktuar. Sipër kësaj temperature fuqia maksimale e harxhuar e paisjes duhet të reduktohet. Sa më e lartë të jetë temperatura e kasës, aq më tepër duhet të reduktohet

186 fuqia maksimale e harxhuar duke shkuar deri në 0 Ë në temperaturën maksimale të kasës së pajisjes. Sa më shumë fuqi mban tranzistori, aq më e lartë është temperatura e kasës.faktori limit i fuqisë që duron një tranzistor është temperatura e kalimit p-n të kolektorit të tranzistorit. Tranzistorët e fuqisë janë të montuar në kasa metalike të mëdha në mënyrë që të kenë një sipërfaqe kontakti sa më të madhe me ajrin dhe nxehtësia e prodhuar nga pajisja të transferohet. N.q.s. tranzistori montohet në ndonje lloj ftohësi, kapaciteti i fuqise që mund të durojë, mund të arrijë sa më afër vlerës maksimale. Disa ftohës janë të treguar edhe në Fig.7... Fig.7... Por edhe një ftohës i mirë nuk mund ta mbajë temperaturën e kasës së tranzistorit në temperaturën e ambientit, prandaj është e domosdoshme që të ulet sasia e fuqise maksimale që lejohet për nje tranzistor të vecantë në funksion të rritjes së temperaturës së kasës. Fig.7... tregon uljen e fuqisë maksimale të konsumuar për tranzistorin e silicit.

187 Grafiku tregon që përthyerja ndodh në një temperature më të lartë se 25 C, pas së cilës vjen një zbritje lineare. Për silicin, fuqia maksimale përballohet nga paisja pa u reduktuar në 0 Ë deri në temperaturën 200 C. Matematikisht ne kemi të dhënë: P D (temp 1 ) = P D (temp 0 ) (Temp 1 Temp 0 )*(faktori i zvogëlimit) ku vlera e Temp 0 është temperatura ku fillon zbritja, vlera Temp 1 është temperatura që na intereson (rmbi vlerën Temp 0 ), P D (temp 0 ) dhe P D (temp 1 ) janë fuqia maksimale e harxhuar në temperaturat e specifikuara dhe faktori i zvogëlimit është vlera e dhënë në Ë/ C. SHEMBULL Përcaktoni sa është vlera e fuqisë maksimale në temperaturën 125 C, nëse fuqia e tranzistorit prej silici në temperaturën 25 C është 80Ë. Mbi 25 C faktori I zvogëlimit është 0.5Ë/ C. Zgjidhje P D (125 C)= P D (25 C) - (125 C 25 C ) * ( 0.5Ë/ C) = 80Ë C( 0.5Ë/ C) = 30Ë. Ftohesit Ftohësit jane pajisje qe sherbejne per te ulur temperaturat e larta qe mund te arrijne tranzistoret gjate punes se tyre. Ato perdoren kryesisht ne transistoret qe perdoren per amplifikimin e fuqise meqenese rryma qe kalon ne to eshte shume e madhe. Nje rritje e madhe e pakontrolluar e temperatures se trazistorit do te sillte nxjerrjen e tij jashte pune keshtu qe ftohesat jane shumë të rëndësishëm në skemat elektronike. Për të kuptuar më mirë varësinë e fuqisë së konsumuar nga tranzistori I fuqisë në lidhje me temperaturën, le të bëjmë anlogjinë e proçesit termik me atë elektrik. Termi rezistencë termike është përdorur për të përshkruar efektin e nxehtësisë si një term elektrik. Rezistenca termike paraqet interes të madh nga inxhinierët pasi shumë elementë nxehen gjatë punës së tyre dhe duhen ftohur në mënyrë që të funksionojnë sic duhet. Ajo paraqitet me θ dhe përfaqëson sasinë e temperatures që ndryshon për 1 Ë( C/Ë). Shënojmë rezistencat termike si më poshtë:

188 θ JA rezistenca termike totale ( nga kalimet p-n tek ambjenti) θ JC rezistenca termike nga kalimet p-n tek kasa θ CS rezistenca termike nga kasa tek ftohësi θ SA rezistenca termike nga ftohësi tek ambjenti Rezistenca termike totale do të jetë: θ JA = θ JC + θ CS + θ SA (xxxx) Rezistencën termike e marrim në analogji me rezistencën elektrike në një qark elektrik, diferencën e potencialit midis dy pikave e marrim si analoge me diferencën e temperaturave dhe rrymën që kalon në rezistencë e marrim analoge me fuqinë e konsumuar. Fuqia e harxhuar do të jetë: P D JC TJ TA + + CS SA Në analogji me qarkun elektrik: T J - T A = P D *θ JA Ku : T J - temperatura e shtesave p-n të tranzistorit, P D - fuqia e konsumuar gjatë punës së tranzistorit dhe T A - temperatura e ambjentit. T J T A = P D *θ JA = 1 Ë * 40 C/Ë = 40 C Vlera mesatare e θ JA pa përdorur ftohës në pergjithesi arrin ne 40 C/Ë për nje fuqi prej vetëm 1 Ë. Duke marrë parasysh që fuqia në tranzistor do të kenë vlera disa Ë, ndryshimi I temperaturës së tranzistorit nga ajo e ambjetit rezulton prej disa qindra C. Duke përdorur ftohës ne do te mundim ta shpërndajmë kete rezistence termike në disa pjesë që do të sjellë ndryshim rrënjësor të temperaturës së tranzistorit. Vlerat mesatare të rezistencave termike I marrim: θ JC = 0.5 C/Ë θ CS = 0.8 C/Ë θ SA = 2 C/Ë Duke iu referuar barazimit (xxx): θ JA = 3.3 C/Ë Pra për një fuqi prej 2 Ë ndryshimi I temperaturës së tranzistorit:

189 T J T A = P D *θ JA =2 Ë * 3.3 C/Ë = 6.6 C në vend të 80 C që do të ishte n.q.s. nuk do të kishim përdorur ftohës. Kështu ne mund të llogarisim edhe vlerën maksimale të fuqisë me të cilën mund të punojë tranzistori: P D =(T J T A )/( θ JC + θ CS + θ SA ) Ku vlerat e T J, θ JC, θ CS dhe θ SA janë të dhëna në katalog për tranzistor të caktuar 8.7 AMPLIFIKATORET E KLASËS C DHE D Megjithëse amplifikatorët e e klasave A, AB dhe B të parë deri tani janë përdorur si amplifikatorë fuqie, amplifikatorët e klasës D gjejnë shume zbatime në praktikë, sepse rendimenti i tyre është mjaft i lartë. Amplifikatorët e klasës C nuk përdoren si audio amplifikatorë, por në telekomunikacion. Amplifikatorët e klasës C Në amplifikatorët e klasës C, rrymë në kolektorin e tranzistorit kalon për më pak se 180 të sinjalit në hyrje. Kjo nënkupton që rryma në kolektor rrjedh në formë pulsante. Për të shmangur deformimet që mund të krijohen në një rezistencë ngarkese aktive, amplifikatori i klasës C gjithmonë ushqen një qark lëkundës rezonues. Kjo sjell tension në dalje sinusoidal me një frekuencë të caktuar.për këtë arësye amplifikatorët e klasësc përdoren në skemat e radio frekuencave me brez të ngushtë (si në skemat e telekomunikacionit). Skema e një amplifikatori që punon në klasën C është treguar më poshtë: Fig.7... Skema e amplifikatorit të klasës C.

190 Amplifikatorët e klasës D Një amplifikator i klasës D është projektuar të punojë me sinjale të tipit pulsant ose dixhital. Këto skema janë mjaft të preferuara si amplifikatorë fuqie, sepse rendimenti i punës së tyre është mbi 90%. Për këtë duhet që çdo sinjal të kthehet në sinjal pulsant ose dixhital (këtu merr edhe emrin). Më poshtë tregohet si sinjali sinusoidal copëtohet me ndihmën e një krahasuesi. Fig Krijimi I sinjalit dixhital Krahasuesi është një amplifikator operacional, i cili ka në njërën prej hyrjeve sinjal dhëmbësharrë dhe në hyrjen tjetër sinjal që vjen nga qarku I lidhjes së kundërt.sinjali në dalje të krahasuesit është 5 V, kur sinjali në hyrjen joinvertuese është më I madh se sinjali në hyrjen invertuese dhe anasjelltas.sinjali në dalje të krahasuesit është sinjal dixhital, I cili duhet të amplifikohet dhe më pas të kthehet në sinjal sinusoidal nëpërmjet filtrit të frekuencave të ulëta. Skema bllok e një amplifikatori të klasës D tregohet më poshtë:

191 Fig. Skema bllok e një amplifikatori të klasës D Përdorimi I MOSFET, si element kryesor, është shumë I përdorshëm në amplifikatorët e klasës D, si në skemën e mëposhtme: Fig.7... Skema bllok e një amplifikatori të klasës D Edhe pse e komplikuar ky amp: 1. Rendiment më të madh se 90%. 2. Ka përmasa dhe peshë të vogël 3. Fuqia e harxhuar është shumë e vogël, prandaj mund të përdoret një ftohës i vogël ose nuk përdoret fare.

192 KAPITULLI 9 GJENERATORET ELEKTRONIKE 9.1 PARIMI I PUNES SE GJENERATOREVE ELEKTRONIKEVE Për të ndërtuar një gjenerator elektronik na duhet një amplifikator me lidhje të kundërt pozitve, ku të përdorim sinjalin e lidhjes së kundërt si sinjal hyrje. Duhet të mbajmë parasysh që gjeneratori elektronik nuk prodhon energji, por vetëm shndërron energjinë e rrymës së vazhduar (nga burimi i ushqimit) në energji të rrymës alternative. Nëse sinjali në dalje ndryshon sipas ligjit sinusoidal, skema është një gjenerator elektronik sinusoidal. Nëse sinjali në dalje rritet shpejt dhe merr një vlerë të caktuar tensioni dhe më pas zvogëlohet shpejt në një vlerë tjetër tensioni, gjeneratori elektronik është me valë kuadratike. Skema bllok e një gjeneratori elektronik tregohet më poshtë: Fig. 9.1 Skema bllok e gjeneratorit elektronik. Le të studiojmë një gjenerator elektronik sinusoidal. Kur çelësi është I çkyçur, lëkundjet mungojnë. Kur çelësi kyçet i vetmi sinjal është një tension fillestar ( i zhurmave) në përcjellës, i cili amplifikohet dhe ushqen qarkun e lidhjes së kundërt (zakonisht është qark rezonues). Nëse produkt i lëkundjet në çastin fillestar shuhen. Nëse skema amplifikon tensionin fillestar që gjithmonë është I pranishënm në skemë. Për shkak të regjimit të saturimit (ngopjes), produkti shkon drejt 1. Sa më tepër i afrohet vlerës sinusoidale.

193 Si krijohet tensioni fillestar? Çdo përcjellës përmban disa elektrone të lira. Për shkak të temperaturës së ambjentit këto elektrone lëvizin në drejtime të ndryshme dhe krijojnë një tension zhurmë. 9.2 GJENERATORET ELEKTRONIK RC Një prej tipeve të gjeneratorëve elektronik RC janë gjeneratorët elektronik me sfazim. Si u tha dhe më lart për lindjen e lëkundjeve fillimisht duhet dhe këndi i sfazimit 180º (180º të tjera sinjali sfazohet nga vetë amplifikatori). Për këto gjenerator elektronik sfazimi me 180º (kushti I fazës) ndodh në frekuencën : dhe nga analiza e qarkut: Për t u plotësuar kushti I amplitudës, që duhet Skema e një gjeneratori elektronik me sfazim I ndërtuar me amplifikator operacional tregohet në figurën 9.2:

194 Fig. 9.2 Gjeneratori elektronik ma sfazim me amplifikator operacional Secila nga nyjet RC e sfazon sinjalin me 60º, ndërsa të treja së bashku me 180º. Nga ana tjetër amplifikatori operacional lidhet sipas skemës invertuese ( d.m.th. sinjali në dalje të amplifikatorit është I sfazuar me 180º me sinjalin në hyrje të tij ). Kështu realizohet sfazimi me 360º ose me 0º, pra lidhja e kundërt pozitive. Gjeneratori elektronik me sfazim i ndërtuar me FET. Në gjeneratorët elektronik me sfazim blloku I lidhjes së kundërtështë realizuar me nyje RC. Frekuenca e lëkundjeve varet vlerat e R dhe C. Skema e një gjeneratori elektronik me sfazim të ndërtuar me FET tregohet në figurën 9.3. Tranzistori I amplifikatorit është I vet-polarizuar. Koefiçienti I amplifikaimit të tensionit është : Ku R L llogaritet: Kujtojmë që r D është rezistenca e brendshme e kalimit burim-derdhje (gate-source) e tranzistorit.

195 Fig. 9.3 Skema e një gjeneratori elektronik me sfazim të ndërtuar me FET Frekuenca e lëkundjeve llogaritet: Gjeneratori elektronik me sfazim i ndërtuar me BJT Skema e tij tregohet në figurën 9.4:

196 Fig. 9.4 Skema e një gjeneratori elektronik me sfazim të ndërtuar me BJT Frekuenca e lëkundjeve llogaritet: Sinjali I lidhjes së kundërt lidhet me R në seri me rezistencën e hyrjes së amplifikatorit (R i ). Skema e gjeneratorit elektronik urë- Wien Skema e një gjeneratorit elektronik urë- Wien tregohet në figurën 9.5(a):

197 Fig. 9.5(a) Skema e gjeneratorit elektronik urë- Wien Qarku R 1, R 2, C 1, C 2 përmban elementë të rregullimit të frekuencës së lëkundjeve. Frekuenca e lëkundjeve llogaritet: R 3 dhe R 4 formojnë qarkun e lidhjes së kundërt negative. Në praktikë zgjidhen R 1 = R 2 = R, C 1 = C 2 = C dhe Nëtë rast frekuenca e lëkundjeve llogaritet nga barazimi I mëposhtëm: SHEMBULL

198 Llogaritni frekuencën e lëkundjeve që lindin në gjeneratorin elektronik të figurës 9.5 (b) Zgjidhje: Frekuenca e lëkundjeve është: Fig. 9.5 (b) Skema e shembullit USHTRIME 1. Një gjenerator me sfazim me FET ka g m = 6500µS, r d = 36 kω, rezistencën e lidhjes së kundërt R = 12kΩ dhe frekuencë 2.5kHz. Llogaritni C për frekuencën e punës. 2. Llogaritni frekuencën e lëkundjeve për gjeneratorin me sfazim në figurën 9.4 për R = 6 kω, C = 1500 pf, R C = 18KΩ. 3. Llogaritni frekuencën e lëkundjeve për gjeneratorin urë-wien në figurën 9.5(a) me R = 10KΩ, C = 2400pF.

199 9.3 GJENERATORET ELEKTRONIKE LC Skema-bllok e gjeneratorëve elektronikë LC (blloku I lidhjes së kundërt është realizuar me bobina e kondensatorë) jepet më poshtë: Fig. 9.6 Skema bllok e gjeneratorëve elektronik LC Konfigurimi bazë i qarqeve rezonues të gjeneratorëve elektronik. Nje version praktik i gjeneratorit elektronik Colpits me FET tregohet ne figuren 9.7.

200 Fig. 9.7 Skema e gjeneratorit Colpits me FET Frekuenca e lëkundjeve të ketij gjeneratori elektronik mund te llogaritet: Ku Nje gjenerator elektronik Colpits me transistor BJT tregohet ne figuren 9.8.

201 Fig. 9.8 Skema e gjeneratorit Colpits me BJT Frekuenca lëkundjeve të ketij gjeneratori elektronik llogaritet me ane te formules qe permendem me siper.

202 Nje gjenerator elektronik LC me amplifikator operacional tregohet ne figuren 9.9. Këtu amplifikatori operacional shërben për të siguruar amplifikimin e duhur ndërkohe që frekuenca e lëkundjeve caktohet nga nje qark I lidhjes së kundërt LC dhe është: Fig. 9.9 Skema e gjeneratorit Colpits me amplifikator operacional Gjeneratori elektronik Hartley Nëse në figurën 9.6 elementet X 1 dhe X 2 janë bobina dhe elementi X 3 është kondensator, atëherë qarku është nje gjenerator elektronik Hartley. Një qark i tillë tregohet në figurën Bobinat L 1 dhe L 2 kanë midis tyre një induktivitet reciprok që duhet marrë parasysh në llogaritjen e induktivitetit total për qarkun rezonues.

203 Fig Skema e një gjeneratori Hartley me FET Frekuenca e lëkundjeve të ketij gjeneratori elektronik llogaritet : Në figurën 9.11 është treguar një gjenerator LC me BJT. Frekuenca e lëkundjeve është e njëjtë me atë të treguar më sipër pë gjeneratorin LC me FET.

204 Fig Skema e një gjeneratori Hartley me BJT USHTRIME 1. Për një gjenerator Colpits me FET si në figurën 9.7, me vlera C 1 = 750pF, C 2 = 2500pF dhe L = 40 µh, përcaktoni frekuencën e lëkundjeve të qarkut. 2. Për një gjenerator Colpits me BJT si në figurën 9.8, me vlera C 1 = 0.005µF, C 2 = 0.01µF, C c =10µF, L RFC = 0.5 mh dhe L = 100 µh, përcaktoni frekuencën e lëkundjeve të qarkut. 3. Llogaritni frekuencën e lëkundjeve për një gjenerator Hartley, si në figurën 9.10 me vlera të C = 250pF, L 1 = L 2 =1.5 mh dhe M = 0.5 mh. 4. Llogaritni frekuencën e lëkundjeve për një gjenerator Hartley, si në figurën 9.11 me vlera të C = 150pF, L 1 = L 2 =750 µh, LRFC = 0.5mH dhe M = 0.15 mh.

205 9.4 GJENERATORET ELEKTRONIK ME KRISTAL KUARCI Disa kristalre që gjenden në natyrë shfaqin veti piezoelektrike, d.m.th.kur ju zbatoni një tension alternative në to,ato vibrojnë me frekuencn e tensionit t zbatuar. Por është e vërtetë edhe e kundërta, pra kur ne mekanikisht I detyrojmë të lëkunden, ato krijojnë një tension alternative. Lëndët kryesore që kanë këtë veti janë: kuarci, kripa Roschelle dhe tourmaline. Kripa Roschelle ka vetitë më të mira piezoelektrike, por mekanikisht ajo thyhet lehtë. Ajo ka qënë përdorur në mikrofonë, altoparlantë, etj. Tourmaline ka veti më të dobta piezoelektrike, por është më e forte se të tre materialet. Ajo gjen përdorim në pajisjet me frekuencë shumë të lartë, ka kosto të lartë. Kristali I kuarcit ka veti të ndërmjetme mes kripës Roschelle dhe tourmalines. Ai gjendet pothuajse i gatshëm në natyrë dhe përdoret më tepër në filtra dhe gjeneratorët e radio frekuencave. Në natyrë forma e kristalit të kuarcit është një prizëm hekzagonal, I cili pritet në formë pllakash me një trashësi të caktuar. Për përdorim në qarqet elektronik këto pllaka duhet të montohen midis dy fletëve metalike. Kristali pritet dhe montohet në mënyrë të tillë që kristali tv lvkundet në frekuencën e rezonancës, zakonisht në frekuencvn bazë ose më të vogël. Frekuencat më të larta të rezonancës janë shumëfish I frekuencës bazë. Frekuenca bazë është në përpjestim të drejtë me një konstante dhe në përpjestim të zhdrejtë me trashësinë e kristalit. Skema ekuivalente dhe simboli i një kristali kuarci tregohet në figurën 9.12:

206 Fig Simboli dhe skema ekuivalente e një kristali kuarci Kur kristali nuk lëkundet (vibron), skema ekuivalente paraqitet vetëm me një kapacitet C M, që është kapaciteti i montimit. Kur kristali është duke u lëkundur, ai vepron si një kontur lëkundës dhe skema ekuivalente përmban dy degë paralele: një qark RLCseri dhe një kapaciteti i montimit në parallel me të. Nga krahasimi I një qarku lëkundës LC me një kristal kuarci vihet re që faktori i mirësisë është shumë më i lartë te kristali i kuarcit dhe kjo sjell që në gjeneratorin elektronik vlera e frekuencës është mjaft e qëndrueshme. Në skemën ekuivalente dega RLCseri ka një frekuencë resonance seri, që është: Në këtë frekuencë rryma arrin vlerën maksimale. Frekuenca e rezonancës nës në paraleltë një kristali është frekuenca në të të cilën rryma që kalon në të gjithë qarkun arrin vlerën maksimale.

207 Ku C qarkut gjendet nga vlerat e dy kapaciteteve në seri [C m C s /(C m + C s )] dhe ka vlerë më të vogël se secila prej këtyre vlerave. Frekuenca e lëkundjeve të gjeneratorit elektronik ndodhet midis këtyre dy vlerave, pra ato janë frekuencat limit të poshtme dhe të sipërme të frekuencave të gjeneratorit me kristal. Të shohim disa gjeneratorë elektronik me qark rezonues seris. Në figurën 9.13 janë treguar gjeneratorë elektronik, ku kristali i kuarcit është në seri me C c në qarkun e lidhjes së kundërt. C c ka ndikim të vogël në frekuencë n e punës, por bllokon ndonjë komponente të vazhduar midis kolektorit dhe bazës. (a) (b) Fig Gjenerator elektronik me qark rezonues seri (a) me BJT; (b me FET) Frekuenca e lëkundjeve vendoset nga frekuenca e rezonancës së qakut seri ku ndodhet kristali. Ndryshimi i tensionit të burimit, parametrave tv tranzistorit, etj. Nuk ndikon në frekuencv e punës, e cila qëndron e stabilizuar nga kristali i kuarcit. Në figurën 9.14 është treguar një gjenerator elektronik me qark rezonues paralel, ku kristali sillet si një rezistencë induktive me vlerë të madhe.

208 Fig Gjenerator elektronik me qark rezonues paralel Në figurën 9.15 tregohet një gjenerator me kristal me amplifikator operacional. Kristali është lidhur në njëqark rezonues seri. Kjo skemë ka koefiçient amplifikim të madhdhe sinjali në dalje ka formë kuadratike. Në dalje është lidhur një çift diodash zener (varistor) për të marrë në dalje tension me vlerë sa tensioni zener.

209 Fig Gjenerator me kristal me amplifikator operacional USHTRIME 1. Vizatoni një gjenerator elektronik me kristal (a) me qark rezonues seri; (b me qark rezonues paralel). KAPITULLI 10 ELEMENTE SHUMESHTRESOR 10.1 NJOHURI TE PERGJITHSHME Në familjen e elementeve kater-shtresor hyne: drejtues silici të kontrolluar ose SCR, (Silicon-controlled rectifier ne gjuhen angleze), celes silici të kontrolluar ose SCS, ( silicon-controlled switch), celes qe ckycet nga porta ose GTO (gate turn-off switch), SCR e ndjeshme ndaj drites ose LASCR (light-active SCR), transistor me nje kalim ose UJT (unijunction transistor), tranzistori i programueshëm ose PUT ( programmablr tranzistor) DREJTUES I KONTROLLUAR SILICI (SCR) SCR eshte vene ne perdorim ne vitin 1956 ne Bell Telephone Laboratories. Zbatimi kryesor I tyre eshte kontrolli I vlerave te medha te rrymes ne motore, ngrohes, ne sistemet e ndricimit, ne burimet e fuqise te rregullueshme; si celesa statike,ne invertues,ne qarqet mbrojtes,ne ngarkuesit e baterive,etj. Ne vitet e fundit,scr perdoret ne kontrollin e fuqive deri ne 10 MW.Frekuenca e punes me te cilin mund te punoje nje SCR I kalon vlerat 50 KHz. Silici është zgjedhur si material bazë për ndërtimin e këtyre elementeve, për shkak të aftësive që ka në lidhje me temperaturën dhe fuqinë.

210 Parimi i punës së SCR është ndryshe nga ai i diodës gjysëmpërcjellëse, për shkak të daljes së tyre të tretë, portës (gate), e cila komandon ndryshimin e gjendjes së elementit. Simbli i një SCR dhe struktura gjysëmpërcjellëse katër-shtresore është treguar në figurën Sic shihet anoda duhet të jetë më positive se sa katoda si dhe të jepet një një impuls me amplitudë të caktuar në portë,i GT, që SCR të kycet. Fig.10.1 (a) Simboli I SCR, (b) ndertimi. SCR mund të ekuivalentohet si një qark me dy transistor të tipeve të ndryshëm, si tregohet në figurën (a) (b) Fig Qarku ekuivalent I SCR me dy transistor. Supozojmë që sinjali i treguar në figurën 10.3, zbatohet në portën e SCR.Gjatë intervalit 0-t 1,V portes = 0 dhe skema ekuivalente e fig.10.2 (b) do te duket si në fig.10.3 (b). Për

211 V BE2 =v portes = 0,I B2 =0 dhe Ic 2 = Ico. I B1 = Ic 2 = Ico, pra rryma në tranzistor ka vlerë shumë të vogël. Të dy transistorët janë të ckycur, midis kolektorit dhe emiterit të cdo tranzistori rezistenca është shumë e madhe. SCR sillet si qark I hapur,si në fig10.3(c) Fig.10.3 SCR në gjendje te ckycur Në castin e kohës t= t 1, tensioni me vlerë V G jepet në porten e SCR,si në fig.10.4 (a). V G është tension I mjaftueshëm për kycjen e Q 2. Rryma në kolektorin e Q 2 do të rritet,po ashtu edhe rryma në bazën e Q 1, pra I B1 = Ic 2, për pasojë kycet Q 1, Ic 1 do të rritet, rritet I B2. Ritja e rrymës në bazën e Q 2 sjell rritjen e rymës Ic 2 dhe kështu ndodh deri sa tranzistorët të shkojnë në regjim ngopje. SCR duket si njëqark I shkurtër,si në fig.10.4 (b)

212 Fig.10.4 SCR në gjendjen e kycur. Për të kycur këtë celës mund të përdoren: - impulse trigerimi që polarizojnë në të drejtë kalimin bazë-emiter të tranzistorit ku ato jepen - duke zbatuar midis dy këmbëzave të tij, anodë-katodë, një tension të madh burimi që quhet tension breakover Për të ckycur tiristorin mund të përdoren: - zvogëlimi i rrymës së ngarkesës deri në zero, e cila mund të realizohet duke çuar vlerën e tensionit të burimit drejt zeros. - Teknikat e detyruara të komutimit, që detyrojnë rrymën të kalojë në drejtim të kundërt me atë të përcjellshmërisë së drejtë Karakteristika volt-ampere e një SCR tregohet në figurën 10.5 për vlera të ndryshmë rrymës së portës.

213 Fig Karakteristika volt-ampere e njëscr Tensioni i drejtë i shpimit është tensioni mbi të cilinscr hyn në regjim përcjellshërie. Rryma e mbajtjes është vlera e rrymës nën të cilën SCR kalon nga regjimi i përcjellshmërisë në regjimin e bllokimit të drejtë. Tensioni i bllokimit të drejtë dhe të kundërt janë regjime korresponduese ku SCR sillet si qarki hapur. Tensioni i drejtë i shpimit është e njëjtë me tensionin në regjimin zener të diodës gjysëmpërcjellëse. Tipe të ndryshëm të këtyre drejtuesve janë treguar në figurën 10.6.

214 Fig.10.6 Tipe të ndryshëm të SCR ZBATIME TE NDRYSHME Në figurën e meposhtme (10.7,a) është treguar një celës static seri me nje gjysëmvalë. Nëse celësi është i mbyllur, në gjysemvalën positive të sinjalit në hyrje, SCR kycet. R i kufizon vlerën e rrymës së portës. Për gjysëmvalën negative te sinjalit ne hyrje, SCR ckycet, se anoda është më negative se katoda. Dioda është vendosur për të parandaluar kthimin e kundërt të rrymës së portes. Sic shihet ne figurën 10.7(b) sinjali në dalje ka formën e një sinjali të drejtuar me një gjysëmvale. Nëse duhet te marrim në dalje një sinjal të tillë ku përcjellshmëria të jetë më e vogël se 180 celësi mund të mbyllet në çdo cast gjatë gjysëmvalës positive të sinjalit në hyrje. Çelesi mund të jetë mekanik, elektromekanik ose elektronik në varësi te zbatimit. Fig.10.7 Celes statik seri me nje gjysemvale

215 SKEMA E E KONTROLLIT TE FAZES ME REZISTENCE TE NDRYSHUESHME Skema është e ngjashme me atë të parë mësipër, por shtohet një rezistencë e ndryshueshme dhe eleminohet celësi (figura 10.8). Kombinimi i R me R i kufizon vlerën e rrymës së portës gjatë gjysëmvalës positive të sinjalit në hyrje. Nese R i do te ketë vlerën maksimale, rryma e portës nuk do të arrijë kurrë amplitudën e rrymës së kycjes së celësit. Nese R i zvogëlohet, rryma e portës do të rritet për të njëjtën vlerë tensioni në hyrje. Rryma e portës e nevojshme për kycjen e SCR mund të vihet në punë për këndin e përcjellshmëisë nga 0 deri në 90. Nëse Ri është e vogël SCR do të kycet menjëherë e skema do te punojë si në rastin e mësipërm ( këndi I përcjellshmërisë është 180 ). Por nëse R i rritet, një vlerë më e madhe tensioni pozitiv në hyrje nevojitet për të kycur SCR. Fig.10.8 Skema e kontrollit te fazes me nje gjysemvale. USHTRIME 1. Përshkruani dy mënyrat e çkyçjes së SCR. 2. Gjeni skema të ndryshme praktike me SCR ÇELES I KONTROLLUAR SILICI (SCS)

216 Në praktikë përdoren edhe mjaft elemente te tjere pnpn,puna e te cileve eshte e ngjashme me ate te SCR. Një prej tyre është çelës i kontrolluar silici. Ndërtimi, simboli dhe skema ekuivalente tregohen në figurën 10.9: Fig (a)ndërtimi, (b) simboli dhe (c) skema ekuivalente e SCS Si shihet SCSka katër këmbë, prae një portë anodike në ndryshim nga SCR.Lidhja e kësaj këmbe shërben për të kaluar elementin në gjendje pune apo jo. Sa më emadhe të jetë rryma e portës anodike, aq më i vogël është tensioni i nevojshëm për të kyçur elementin. Për të kyçur elementin në portën anodike duhet zbatuar një impuls negativ, i cili polarizon në të drejtë kalimin bazë emiter të tranzistorit Q 1, rritjen e rrymës së kolektorit të Q 1, rritjen e rrymës së bazës së Q 2, e kështu vazhdon proçesi i rigjenerimit deri në kyçjen e SCS. Një impuls pozitiv në portën anodike do të polarizonte në të kundërt kalimin bazë emiter të tranzistorit Q 1, e kështu sipas vetisë rigjeneruese të përmendur më lart, proçesi do të vazhdonte deri në çkyçjen e Q 2. Rryma e portës anodike është më e madhe në vlerë se rryma e portës katodike. Për të trigeruar elementin (për të ndryshuar gjendjen e tij), rryma e portës anodike është 1.5 ma, ndërsa rryma e nevojshme e portës katodikeështë 1µA. Tre nga mënyrat kryesore të kyçjes së SCS janë treguar në figurën 10.10:

217 Fig Mënyrat e çkyçjes së SCS Në figurën (a) një impuls pozitiv e kyç tranzistorin, rezistenca e tij është e vogël mes kolektorit dhe emiterit. Kjo bën që rryma e anodës të ndahet në dy degë dhe rryma e SCS bëhet më e vogël se rryma e mbajtes, SCS çkyçet. Në figurën (b) një impuls pozitiv në portën anodike sjell çkyçen e SCS,si tha më sipër. Në figurën (c) SCS mund të kyçet ose çkyçet për vlera të caktuara të rrymës në portën katodike. SCS çkyçet, kur R A ka vlerën maksimale, vlera e saj është kritike për këtë mënyrë pune. Te SCS koha e çkyçjes është (1-10) µs, ndëesa tescr koha e çkyçjes është (5-30) µs. SCSpunon me fuqi të vogla, rryma dhe tensione të vogla.vlera maksimale e rrymës në anodë shkon nga ( ) ma dhe fuqia maksimale e harxhuar ( )mW. Pamja e jashtme e një SCS dhe përcaktimi I këmbëve të saj tregohen në figurën Fig (a) Pamja e jashtme; (b) përcaktimi I këmbëve të SCS

218 10.5 FOTO-SCR ose LASCR ( LIGHT- ACTIVATED SCR ) Ky është një element i ndjeshëm (aktiv) ndaj dritës. Shigjetat në simbol tregojnë që drita e ardhur kalon përmes një dritare dhe godet mbi një shtresë gjysëmpërcjellëse silici. Kur drita është e mjaftueshme, elektronet e valences kthehen ne elektrone te lira, procesi I rigjenerimit fillon dhe foto-scr mbyllet.pasi nje impuls drite ka kycur foto-scr, ky element qendron i kycur edhe pse drita zhduket. Simbolet e një LASCR tregohen në figurën Fig Simbolet e një LASCR LASCR mund të pëdoret në praktikë për të ndërtuar portat logjike EDHE dhe OSE, si në figurën Në figurën 10.13(a) tregohet skema logjike e portës EDHE me LASCR. Vetëm kur drita bie në LASCR 1 dhe LASCR 2 në ngarkesë kalon rrymë. Në figurën 10.13(b) tregohet skema logjike e portës OSE me LASCR. Mjafton që energjia e dritës të bjerë mbi LASCR 1 ose mbi LASCR 2 dhe në ngarkesë kalon rrymë. LASCR janë shumë të ndjeshme ndaj dritës, kurporta është qark i hapur.

219 Fig (a) porta logjike EDHE me LASCR; (b) porta logjike OSE me LASCR 10.6 TIRISTORI I BLLOKUESHEM NGA PORTA (GTO) Tiristori i bllokueshem nga porta ose GTO (GATE TURN-OFF SWITCH) ka tre këmbë si SCR. Po ashtu skema ekuivalente dhe karakteristika janë të ngjashme me ato të SCR ose SCS. Në figurën tregohet ndërtimi dhe simboli i GTO. Fig (a) ndërtimi; (b) simboli i GTO. GTO është element që kyçet dhe çkyçet duke zbatuar një impuls në portën katodike. Rryma që kalon në SCR dhe në GTO janë të përafërta, ndërsa rryma e trigerimit në

220 portë ( rryma që duhet të kalojë në kalimin portë-katodë për të ndryshuar gjendjen e GTO) është më e madhe në GTO se në SCR. Rryma e trigerimit në SCR është 30µA,ndërsa rryma e trigerimit të GTO është 20mA. Rryma maksimale (vlerë rms) dhe fuqia maksimalenë GTO janë 3A dhe 20 W. Avantazh tjetër i GTO është koha më e vogël e çkyçjes (1µs) kundrejt asaj të SCR (30µs), ndërsa koha e kyçjes së SCR dhe GTO është pothuajse e njëjtë (1µs). Fakti që koha e kyçjes dhe e çkyçjes janë pothuajse të njëjta, lejon që GTO të përdoret në zbatimet e skemave që punojnë me shpejtësi të madhe. Pamja e jashtme e një GTO tregohet në figurën 10.15: Gjeneratori dhëmbësharrë Fig Pamja e jashtme e një GTO GTO gjen zbatim në praktikë në skemat e multivibratorëve, gjeneratorëve të impulseve, numërues, rregullator tensioni.në figurën tregohet një gjenerator impulsesh dhëmbësharrë, që përfshin një GTO dhe një diodë zener. Fig Gjenerator impulsesh dhëmbësharrë me GTO Kur skema ushqehet nga burimi, GTO kyçet, kalimi anodë-katodë sillet si një qark i shkurtër. Kondensatori C 1 fillon të ngarkohet. Kur tensioni në C 1 bëhet më i madh se tensioni zener, tensioni portë-katodë e polarizon në të kundërt këtë kalim dhe rryma e

221 portës është e kundërt. Kjo rrymë është mjaft e madhe dhe bën që GTO të çkyçet, pra ai shihet si qark i hapur. Kondensatori C 1 fillon të shkarkohet nëpërmjet R 3. Konstantja e kohës së shkarkimit varet nga vlerat e C 1 dhe R 3. Sinjali në dalje ka formë dhëmbësharrë dhe kur vlera e tij bëhet më e vogël se V z, GTO kyçet DIODA SHOCKLEY Dioda Shockley është diodë katërshtresoreme dy këmbë. Ndërtimi, simboli dhe karakteristika e tij jepen në figurën Si shihet, karakteristika e kësaj diode është e njëjtë me atë të SCR me I G = 0. Për tensione më të madha se V BR, dioda Shockley sillet si çelës i kyçur Fig (a)ndërtimi, simboli; (b) karakteristika e diodës Shockley Një nga zbatimet e këtij elementi roli i tij si çelës në qarkun ku lidhet një SCR, si në figurën Kur skema ushqehet me tension, kondensatori fillon të ngarkohet. Sapo tensioni në kondensator bëhet më i madh se tensioni V BR i diodës Shockley, ajo kyçet, po ashtu dhe SCR.

222 Fig Dioda Shockley si çelës për trigerimin e një SCR DIAKU Të gjithë elementet e parë deri tani kanë qënë njëdrejtimësh, pra rryma ka kaluar vetëm në një drejtim. Diaku është element dydrejtimësh, pra rryma mund të kalojë në të dy drejtimet. Këmbët e diakut emërtohen si ANODA 1 dhe Anoda 2, pasi secila prej këmbëve mund të jetë anodë. Karakteristika, simbolet, ndërtimi dhe skema ekuivalente tregohen në figurën Qarku ekuivalent i një diaku është një cift diodash katërshtresore në antiparalel. Diaku nuk përcjell rrymë deri sa tensioni arrin vlerën e tensionit breakover në secilin prej drejtimeve. (a) (b) (c) Fig (a) Karakteristika; (b) simbolet dhe ndërtimi; (c) skema ekuivalente e diakut P.sh. nëse tensioni ka polaritetin e treguar në figure (c) dioda e majtë përcjell kur tensioni arrin vlerën e tensionit breakover.kur polariteti i tensionit ndryshon,dioda në të djathtë percjell,kur tensioni arrin vlerën e tensionit breakover. Kur diaku përcjell,e vetmja mënyrë e ckycjes se tij,është zvogëlimi i vlerës së rrymës deri në zero TRIAKU

223 Triaku është një diak me portë, e cila shërben për të kontrolluar kushtet e kycjes së triakut në cdo drejtim Simboli, ndërtimi, karakteristika dhe pamja e jashtme e triakut tregohen në figurën10.19: (d) Fig (a) Simboli; (b) ndërtimi; (c) karakteristika; (d) pamja e jashtme e triakut. Një nga zbatimet kryesore të triakut paraqitet në figurën Triaku ësht ë lidhur n ë seri me ngarkesën. Gjatë valës pozitive të sinjalit në hyrje, kondensatori fillon të.

224 ngarkohet. Kur tensioni në kondensator bëhet sa tensioni breakover i diakut, ai ngacmon portën e SCR me tensionin e duhur dhe në ngarkesë kalon rrymë. Avantazhi i kësaj skeme është se skema mund të punojë njëlloj edhe për valën negative të sinjalit në hyrje, sepse diaku dhe triaku janë element dydrejtimësh.në figurvn trgohet edhe forma e rrymës në ngarkesë. Nga ndryshimi i vlerës së R, këndi i përcjellshmërisë mund të ndryshojë, Fig Një zbatim i triakut TRANZISTORI ME NJE KALIM, UJT Tranzistori me një kalim (ose unijunction transistor, UJT) ka tre këmbë, të cilat emërtohen emiter (E), baza e poshtme (B 1 ) dhe baza e sipërme (B 2 ). Skema më e thjeshtë e ndërtimit të tij tregohet në figurën Fig Ndërtimi i një UJT

225 Në shtresën gjysëmpërcjellëse p përqëndrimi i ngarkesave pozitive është shumë i madh, ndërsa në shtresën n përqëndrimi i ngarkesave negative është shumë i vogël. Për këtë arsye rezistenca mes dy bazave është shumë e madhe kur emiteri është qark i hapur. Skema ekuivalente e UJT është e thjeshtë,si në figurën Ajo përbëhet nga 2 rezistenca (njra me vlerë konstante, tjetra me vlerë të ndryshueshme) dhe një diodë. Rezistenca R B1 është rezistencë e ndryshueshme, se vlera e saj ndryshon në varësi të I E. Rezistencën mes bazave e shënojmë R BB. Kur I E = 0, Fig Skema ekuivalente e UJT. R BB merr vlera nga (4-10) kω. Vlera e tensionit në R B1, për I E = 0, përcaktohet: Ku η është raporti stand-off i brendshëm dhe llogaritet: Nëse zbatojmë në emiter tension me vlerë 0.7 V më të madh se V RB1, në diodë dhe nëpër R B1 do të kalojë rrymë, I E.Tensioni për të cilin kalon rrymë në emiter është:

226 Karakteristika e UJTpër V BB = 10 V tregohet në figurën Fig Karakteristika e UJTpër V BB = 10 V Për I E më të vogla se I EO, UJT ndodhrt në regjimin e çkyçjes. Me rritjen e mëtejshme të I E, tensioni në emiter bie. Në këtë zonë elementi ka rezistencë negative dhe kjo gjen zbatim në praktikë. Nëse rryma vazhdon të rritet, UJT kalon në regjim ngopjeje dhe karakteristika i afrohet karakteristikës së një diode ne skemë ekuivalente të figurës Tre madhësi të rëndësishme të punës së UJT janë: I V, V V, I P. Pamja e jashtme, disa të dhëna të UJT në katalog dhe emërtimi i këmbëve të UJT tregohen në figurën 10.24:

227 Fig (a) Pamja e jashtme, (b) disa të dhëna në katalog dhe (c) emërtimi i këmbëve të UJT. Një zbatim praktik i UJTështë gjeneratori i impuseve të përshtatshme për qarqet dixhitale. Skema e këtij gjeneratori tregohet në figurën Rtdhe CT janë elementë që ndikojnë në frekuencën e lëkundjeve, e cila llogaritet si më poshtë:

228 Fig Skema e gjeneratorit me UJT. NJë UJT ka vlera tipike të η nga Marrim η = 0.5 dhe gjejmë: Sapo skema ushqehet me V BB, kondensatori fillon të ngarkohet nëpërmjet R T. Kur tensioni në kondensator bëhet më i se V P, UJT kyçet, kondensatori shkarkohet nëpër R 1. Më pas fillon një cikël i ri i ngarkimit të kondensatorit. Sinjali në emiterin e UJT është dhëmbësharrë, ndërsa në bazën e poshtme dhe të sipërme format e sinjalit janë si në figurën

229 Fig Format e sinjaleve në pika të ndryshme të gjeneratorit me UJT FOTOTRNZISTORI Deri tani kemi parë disa element të ndjeshëm ndaj dritës, si fotodioda dhe foto-scr. Fototranzistori është gjithashtu një element i ndjeshëm ndaj dritës.ndjeshmëria e tij ndaj dritës është më e madhe se te fotodioda, por edhe shpejtësia e kalimit nga një gjendje në tjetrën është më e madhe.. Në një fototranzistor drita kalon përmes një dritareje dhe godet kalimin bazë-kolektor. Qarku i bazës zakonisht lihet i hapur pë të

230 marrë ndjeshmëri maksimale ndaj dritës. Rryma e bazës nxitet nga efekti fotoelektrik. Nëse shënojhmë me I λ rrymën e bazës së fototranzistorit, rryma e kolektorit është: I C = β I λ Karakteristika e kolektorit e një fototranzistori I λ tregohet në figurën Me H është shënuar intensiteti i dritës. Duket qartë që me rritjen e intensitetit të dritës, rritet rryma e kolektorit. Fig Karakteristika e kolektorit, simboli dhe përcaktimi i këmbëve të tij Fototranzistori përdoret në qarqet logjik kompjuterik, sistemet e numërimit, rele, tregues niveli, leximin e kartave me vrima, etj. Një zbatim praktik i fototranzistorëve është porta EDHE, e cila ka përparësi për shkak të izolimit midis qarkut të hyrjes dhe qarkut të daljes, pra mes hyrjes e daljes mungon lidhja elektrike. Si e kemi thënë më parë, LED janë elemente gjysëmpërcjellës që emetojnë dritë, intensiteti i të cilës varet nga rryma e kolektorit që kalon në diodë.

231 Fig Portë EDHE me fototranzistor QARQET ME LIDHJE OPTIKE Këto qarqe janë të ndërtuar nga elemente që emetojnë dritë (LED) dhe elemente të ndjeshëm ndaj dritës (fotodiodë, fototranzistor, etj) Këto dy elemente janë të vendosur në një paketë të vetme (chip) dhe midis tyre nuk ka lidhje elektrike, por vetem lidhje optike. Në figurën tregohet pamja e jashtme dhe ndërtimi i dy qarqe të tillë:

232 Fig Pamja e jashtme dhe ndërtimi i qarqeve me lidhje optike TRANZISTORI NJEPOLAR I PROGRAMUESHEM. Tranzistori njëpolar i programueshëm ose PUT ka emrin të ngjashëm me tranzistorin njëpolar UJT, por ndërtimin dhe parimin e punës e ka të ndryshëm prej tij. Ai vshtë element katërshtresor pnpn me një portë të lidhur në shtresën n. Ndërtimi, karakteristika dhe skema e polarizimit të tij tregohet në figurën

233 BURIMET E FUQISE KAPITULLI NJOHURI TE PERGJITHSHME Burimi I fuqisë është një pajisje elektronike që përdoret pë të kthyer tensionin alternativ në tension të vazhduar. Burimi i fuqisë është i ndërtuar nga transformatori, skema drejtuese, filtat dhe rregullatori i tensionit.skema bllok e një burimi fuqie, si dhe format e sinjaleve në hyrje e dalje të çdo blloku jepen më poshtë:

234 Fig.11.1 Skema bllok e një burimi fuqie Tensioni alternativ zbatohet në hyrje të transformatorit, i cili zvogëlon vlerën e tensionit alternative në një vlerë më të vogël tensioni alternativ. Drejtuesi me dioda shërben për të shndërruar tensionin alternativ në tension pulsantme një gjysëmperiodë ose me dy gjysëmperioda. Më pas sinjali pulsant në dalje të drejtuesit filtrohet më parë nga një filtër kapacitiv, i cili shërben për të kthyer tensionin pulsant në tension afërsisht të vazhduar. Rregullatori i tensionit shërben për të kthyer tensionin pothuajse të vazhduar në tension të vazhduar. Tensioni në dalje qëndron i pandryshuar për ndryshime të tensionit në hyrje të këtij blloku brenda një diapazoni të caktuar vlerash, por edhe për ndryshime të rezistencës së ngarkesës brenda një diapazoni të caktuar vlerash FILTRI KAPACITIV Si u tha më lart, tensioni në hyrje të filtrit është tension pulsant, ndërsa tensioni në dalje është tension pothuajse i vazhduar, pra është tension që përmban komponenten e vazhduar së bashku me një lëkundje (sinjal alternativ), sin ë figurën Fig Forma e vales në dalje të filtrit

235 Sa më të vogla të jenë lëkundjet në lidhje me vlerën e tensionit të vazhduar, aq më e mirë është puna e filtrit. Vala (lëkundja) që shoqëron komponenten e vazhduar merret në shqyrtim me anën e koefiçentit të valëzimit ( lëkundjes), i cili shënohet me r. Ku është vlera që mat voltmetri i rrymës alternative në dalje të filtrit, ndërsa është vlera që mat voltmetri i rrymës së vazhduar në dalje të filtrit Koefiçienti i valëzimit për skemën drejtuese me një gjysëmperiodë llogaritet 121%, ndërsa për skemën me dy gjysëmperioda llogaritet 48%, pra skema drejtuese me dy gjysëmperioda ka më pak valëzime se ajo me një gjysëmperiode. Shembull Në dalje të një skeme me filter voltmetri I rrymës alternative mat 1.5 V (si vlerë efektive, rms), ndërsa voltmetri I rrymës së vazhduar mat 25 V. Sa është koefiçienti i valëzimit në dalje të filtrit? Zgjidhje: Le të shohim parimin e punës së një skeme drejtuese me filtër kapacitiv në figurën 11.3.

236 Fig.11.3 Skema drejtuese me dy gjysëmperioda; (a) Forma e sinjalit në dalje të skemës drejtuese; (b) Forma e sinjalit në dalje të filtrit Në skemën me filtër kur tensioni në ngarkesë arrin vlerën maksimale, po kaq është edhe vlera e tensionit në kondesaror.pas këtij çasti tensioni në katodën e diodës është më pozitiv se tensioni në anodën e saj, pasi tensioni në sekondarin e transformatorit fillon të zvogëlohet. Kondesatori fillon të shkarkohet nëpërmjet rezistencës së ngarkesës me një konstante kohe të caktuar që është shumë më e madhe se perioda e sinjalit në hyrje. Kujtojmë që konstantja e kohës është në varësi të vlerës së kapacitetit të kondesatorit dhe vlerës së rezistencës së ngarkesës. Për këtë arsye kondesatori zgjidhet me vlera të mëdha te rendit qindra µf. Kuptohet që sa më e madhe të jetë vlera e kapacitetit të kondesatorit, aq më pak valëzime ka sinjali në dalje dhe më e lartë është vlera mesatare e tensionit. Pra si shihet nga figura 11.4, gjatë kohës në dioda kalon rrymë. Gjatë intervalit tensioni në dalje bie nën vlerën V m dhe kondesatori shkarkohet përmes rezistencës së ngarkesës, R L. Fig Skema e drejtuesit me filter dhe forma e sinjalit në dalje.

237 Tensioni lëkundës përcaktohet nëpërmjet disa barazimeve si më poshtë: ku I dc merret në ma, C merret në µf dhe R L në kω. Vlera e tensionit të vazhduar në dalje të skemës me filtër llogaritet: ku V m është vlera maksimale e tensionit të drejtuar, I dc është rryma në ngarkesë në ma, C kapaciteti i kondensatorit të filtrit në µf. Koefiçienti i valëzimit do të llogaritet: ku I dc merret në ma, C merret në µf dhe R L në kω. Pra si u tha më sipër sa më e madhe është vlera e kapacitetit të kondensatorit, aq më të vogla do të jenë valëzimet; aq më e madhe do të jetë rryma maksimale në diodat drejtuese, aq më e madhe vlera mesatare e tensionit, si në figurën 11.5.

238 Fig Tensioni dhe rryma në dalje: (a) C e vogël, (b) C e madhe Vlera mesatare e rrymës në dalje të skemës me filtër është sa vlera mesatare e rrymës gjatë ngarkimit të kondensatorit: Nga ku : ku T 1 - koha për të cilën kalon rrymë në diodë T - inversi i frekuencës (frekuenca është sa dyfishi i frekuencës së sinjalit në hyrje për skemën me dy gjysëmperida, f = 2x50 Hz)

239 I dc - rryma mesatare e marrë në dalje të skemës me filtër I pik - rryma maksimale që kalon në diodë Lidhja e rezistencës së ngarkesës në dalje sjell një ndryshim të vlerave të tensionit të vazhduar në kushtet pa dhe me ngarkesë. Ky fakt merret parasysh në koefiçientin e rregullimit të tensionit të shprehur në %, si më poshtë: Ku V NL është tensioni I vazhduar në dalje të skemës pa ngarkesë (no load); V FL është tensioni I vazhduar në dalje të skemës me ngarkesë ( full load). Shembull Tensioni në dalje të një burimi tensioni pa ngarkesë është 60 V. Tensioni në dalje të burimit të tensionit me ngarkesë është 56 V. Llogaritni vlerën e koefiçientit të rregullimit të tensionit. Zgjidhje: Sa më e vogël të jetë vlera e koefiçientit të rregullimit të tensionit, aq më e mire është puna e burimi të tensionit. USHTRIME 1. Sa është vlera e koefiçientit të lëkundjeve, nëse vlera pik e tensionit lëkundës është 2 Vdhe vlera mesatare e tensionit të drejtuar V dc = 50 V. 2. Një burim tensioni pa ngarkesë ka në dalje tension 28 V dhe me ngarkesë 25 V. Logaritni koefiçientin e rregullimit të tensionit në %. 3. Një drejtues me një gjysëmvalë ka në dalje V dc = 20V. Sa është në dalje tensioni V r(rms)? 4. Sa është V r(rms) në dalje të drejtuesit me dy gjysëmvalë për V dc = 8 V? 5. Sinjali në dalje të skemës me filtër kapacitiv ka amplitudë 18 V,. Sa është koefiçienti i rregullimit të tensionit, kur tensioni në dalje të skemës me ngarkesë është 17V?

240 6. Drejtuesi me vale të plotë me V m = 18 V është lidhur me një kondensator me kapacitet C= 400 µf. Sa është V dc dhe tensioni i valëzimit (lëkundjeve) në dalje, kur rryma që kalon në ngarkesë është 100 ma? 11.3 FILTRI RC Për të zvogëluar sa më shumë valëzimet e sinjalit në dalje të skemës drejtuese me filter kapacitiv, shtojmë nje filtër të frekuencave të ulëta RC në dalje të tij, si në figurën Fig Vendosja e filtrit RC Vlera mesatare e tensionit të drejtuar në dalje të filtrit RC do të jetë: Komponentja alternative e tensionit në ngarkesë do të jetë: Rezistenca kapacitive e kondensatorit mund të llogaritet:

241 ku C merret në µf, X C në kω. Shembull Të llogaritet komponentja e vazhduar dhe alternative e tensioniit në rezistencën e ngarkesës për skemën e figurës Logaritni koefiçientin e valëzimit të sinjalit në dalje. Zgjidhje Komponentja e vazhduar: Komponentja alternative mund të llogaritet pasi të llogaritim rezistencën kapacitive të kondensatorit. Nga ku:

242 Koefiçienti i valëzimit të tensionit në dalje përcaktohet: USHTRIME 1. Në dalje të një skeme me filter RC koefiçienti I valëzimit është 2%. Llogaritni tensionin e valëzimit në dalje të filtrit RC, kur V dc = 80 V. 2. Llogaritni V r(rms) dhe koefiçientin e valëzimit në dalje të filtrit RC, i cili ushqen një rezistencë ngarkese 1 kω. Në hyrje të filtrit RC kemi V dc = 50 V,tensioni V r(rms) = 2.5 V, Vlerat e elementeve janë R = 100 Ω dhe C = 100 µf. Skema e drejtuesit është me dy gjysëmvalë RREGULLATORET E TENSIONIT ME TRANZISTOR Rregullatorët e tensionit me tranzistor klasifikohen në rregullatorë tensioni seri dhe rregullatorë tensioni paralel. Në dalje të tyre tensioni është i vazhduar dhe qëndron konstant si në rastet kur tensioni në hyrje të tij ndryshon brenda një diapazoni të caktuar vlerash, ashtu edhe kur rezistenca e ngarkesës ndryshon brenda një diapazoni të caktuar vlerash. Në rregullatorët e tensionit, në përgjithësi, marrin pjesë këto elementë; elemnti i kontrollit (tranzistori), një krahasues, elementi nga ku merret tensioni i referimit (dioda zener), një pjestues tensioni. Nëse tensioni në dalje tenton të rritet, skema e rregullimit të tensionit duhet të reagojë në mënyrë të tillë që të ulë tensionin e daljes dhe anasjelltas. Këto ndryshime të tensionit ndodhin në një periudhë kohe mjaft të vogel dhe pothuajse nuk vihen re. Rregullatorë tensioni seri

243 Këto rregullatorë marrin këtë emër, sepse elementi i kontrollit vendoset në seri me ngarkesën, ndërsa dioda zener jep tensionin e referimit. Skema më e thjeshtë është skema e treguar në figurën 11.7: Fig.11.7.Rregullator tensioni seri Nga skema vëmë re që: V O = V Z - V BE Skema funksionon në këtë mënyrë: Nëse tensioni në dalje tenton të zvogëlohet, rritet tensioni bazë-emiter tranzistorit Q 1,, rritet rryma e bazës, pra dhe rryma e kolektorit. Kjo rrymë është rryma që kalon nëpër tranzistor, por edhe rryma që kalon në rezistencën e ngarkesës. Rritja e rrymës në ngarkesë, sjell rritjen e tensionit në dalje, pra skema bën që tensioni në dalje të mbetet i pandryshuar. E anasjellta është e vërtetë. Nëse tensioni në dalje tenton të rritet, zvogëlohet tensioni bazë-emiter tranzistorit Q 1,, zvogëlohet rryma e bazës, pra dhe rryma e kolektorit. Zvogëlimi i rrymës në ngarkesë, sjell zvogëlimin e tensionit në dalje, pra përfundimisht tensioni në dalje të mbetet i pandryshuar. Shembull Llogaritni tensionin në dalje dhe rrymën në diodën zener për skemën e mëposhtme:

244 Zgjidhje: Për të llogaritur tensionin në dalje veprojmë në këtë mënyrë: Për R L = 1KΩ: Një rregullator më i mirë se i pari është rregullatori që tregohet më poshtë:

245 Fig Rregullatori tensioni seri Pjestuesi i tensionit, rezistencat R 1 dher 2, sjellin një lidhje të kundërt tensioni, dioda zener sjell një tension referimi, tranzistori Q 2 kontrollon rrymën e bazës së Q 1. Nëse tensioni në dalje tenton të rritet,rritet rënia e tensionit në R 1 dher 2, rritet V 2, rritet V BE2, rritet I B2, rritet I C2,zvogëlohet I B1, zvogëlohet I C1, zvogëlohet rryma në ngarkesë, pra dhe tensioni në dalje.kjo sjeell që tensioni në dalje të mbetet i pandryshuar.kujtojmë që në një krahasues kur tensioni në hyrjen invertuese është më i madh se tensioni në hyrjen joinvertuese, dalja është në gjendjen logjike zero dhe anasjelltas. Në të njëjtën mënyrë arsyetojmë nëse tensioni në dalje tenton të zvogëlohet, skema do të reagojë në mënyrë të tillë që të kundërshtojë ndryshimin e tensionit në dalje dhe tensioni në dalje do të mbetet i pandryshuar.nga analiza matematikore që mund t'i bëjmë skemës, mund të përftojmë këtë tension në dalje: Nga ku: Një skemë tjetër rregullatori seri është skema e mëposhtme në figurën 11.9.

246 Fig.11.9 Rregullator seri me amplifikator operacional. Tensioni në dalje është: Skema funksionon në këtë mënyrë: nëse tensioni në dalje tenton të rritet, tensioni në R 2 rritet, kjo bën që të rritet tensioni në hyrjen invertuese të amplifikatorit operacional, i cili luan rolin e një krahasuesi. Tensioni në dalje të krahasuesit do të zvogëlohet, zvogëlohet rryma e bazës së tranzistorit, zvogëlohet rryma e emiterit, pra dhe rryma në ngarkesë. Kjo sjell zvogëlimin e tensionit në dalje që rezulton brenda një kohe shumë të shkurtër në tension të pandryshuar.në të njëjtën mënyrë arsyetojmë edhe nëse tensioni në dalje tenton të zvogëlohet, skema do të kundërshtojë ndryshimin e tensionit në dalje. Në rastet kur duam të mbrojmë skemën nga mbirrymat ose nga lidhjet e shkurtra, mund të përdoren skema me kufizim rryme, si në figurën 11.10:

247 Fig Rregullator tensioni me kufizim rryme. Rregullatorë tensioni shunt (në paralel) Një rregullator i thjeshtë shunt tregohet në figurën Fig Rregullator shunt tensioni Vëmë re që: V L = V Z + V BE Nëse rezistenca e ngarkesës zvogëlohet, tensioni në dalje tenton të zvogëlohet. zvogëlohet tensioni kolektor - emiter, po ashtu edhe tensioni bazë - emiter(tensioni në diodën zener qëndron i pandryshuar), zvogëlohet rryma në bazën e Q 1, zvogëlohet rryma në kolektorin e Q 1, rritet rryma në ngarkesë, rritet tensioni në dalje, pra si përfundim tension i rregulluar në ngarkesë. Shembull

248 Përcaktoni tensionin e rregulluar dhe rrymën në kolektor për rregullatorin shunt të figurës11.12: Fig Skema e shembullit Zgjidhje: Tensioni në ngarkesë është: V L = V Z + V BE Zëvendësojmë vlerat përkatëse dhe tensioni në dalje është: Rryma në ngarkesë: Rryma që kalon në R S është: Rryma që kalon në kolektorin e tranzistorit është: Rryma që kalon në diodën zener dhe në bazën ë tranzistorit është beta herë më e vogël se rryma e kolektorit. Një rregullator tjetër shunt, i cili përdoret kur rrymat në ngarkesë janë më të mëdha se në skemën e studiuar më parë, tregohet në figurën Tensioni në dalje të tij është:

249 Fig Rregullator shunt i përmirësuar Tensioni në dalje të tij është: Një skemë rregullatori shunt me amplifikator operacional tregohet në figurën 11.14: Fig Rregullator shunt me amplifikator operacional. USHTRIME

250 1. Llogaritni tensionin në dalje dhe rrymën në diodën zener për skemën në figurën Fig Skema e ushtrimit 1 2. Sa është tensioni i rregulluar në dalje për skemën në figurën Fig Skema e ushtrimit 2 3. Sa është tensioni i rregulluar në dalje për skemën në figurën

251 Fig Skema e ushtrimit 3 4. Sa është tensioni i rregulluar në dalje për skemën në figurën Fig Skema e ushtrimit RREGULLATORET E TENSIONIT SI QARQE TE INTERGRUAR Rregullatorët e tensionit si qarqe të intergruar përmbajnë: element që siguron tension referimi, element kontrolli, amplifikator si krahasues, mbrojtje nga mbirrymat të përmbledhura këto brenda një qarku të vetëm, pra një çipi. Parimi i punës së tyre është i njëjtë me rregullatorët diskretë. Prej rregullatorëve IC ne mund të fitojmë tensione pozitive, negative ose tensione të rregullueshëm në dalje. Ata mund të zgjidhen për të punuar me rryma në ngarkesënga qindra miliamper deri në vlera të rendit amper që i korrespondojnë fuqive nga dhjetra milivat deri në dhjetra vat. Rregullatorëet IC kanë tre këmbë:njëra lidhet me tensionin e parregulluar në hyrje, njëra me tensionin e rregulluar në dalje dhe tjetra me tokën në përgjithësi. Ato gjenden në paketime plastike ose metalike, të thjeshtë në përdorim dhe me kosto të ulët, ndaj janë dhe mjaft të përdorshëm në praktikë.

252 Rregullatortë e tensionit fiks të serisë 7800 japin në dalje tension fiks pozitiv nga 5V deri në 24V, ndërsa rregullatorët e serisë 7900 japin në dalje tension negativ. Rregullatori me emrin 7812 jep në dalje tension me vlerë 12V. Një tension i parregulluar V i filtrohet nga kondensatori C 1 dhe më pas zbatohet në terminalen IN te rregullatorit të tensionit. Në terminalin OUT marrim tension të rregulluar +12 V, i cili filtrohet nga kondensatori C 2 (për ndonjë zhurmë të frekuencave të larta). Lidhja e qarkut të intergruar 7812 tregohet në figurën Fig Lidhja e qarkut të intergruar 7812 Tabela për rregullatorë tensioni pozitiv me vlerat e tensionit në dalje dhe vlerat minimale të tensionit në hyrje është treguar më poshtë: Rregullatorë tensioni pozitivë të serisë 7800 Emërtimi Tensioni në dalje (V) Vi minimale (V) Një skemë burimi ushqimi, ku shtohet dhe stabilizimi i tensionit me IC (qark të intrgruar) me Vdc = +12V tregohet në figurën

253 Fig Skema e një burimi tensioni +12V Disa nga të dhënat që lexohen në katalog për rregullatorët IC janë: Tensioni në dalje ka vlerë tipike12 V, por ai mund të luhatet nga 11.5V deri në 12.5V. Rryma në dalje e lidhjes së shkurtër (kur mendohet se dalja ka rënë në qark të shkurtër aksidentalisht) është 0.35 A. Tensioni dropout është rreth 2V dhe tregon vlerën minimale të tensionit që bie midis terminsnalit IN e OUT të rregullatorit IC, në mënyrë që tensioni në dalje të dalë i rregulluar. Qarqet e intergruar të serisë 7900 janë rregullatorë tensioni negativë. Këto rregullatorë, ashtu si dhe ata me tension pozitiv, sigurojnë tension në dalje në vlerat e duhura për aq kohë sa tensioni në hyrje është mëi madh se vlera minimale e tensionit të hyrjes. P.sh. rregullatori 7908 siguron në dalje tensionin -9V kur tensioni në hyrje është më negativ se V.

254 Rregullatorë tensioni negativë të serisë 7900 Emërtimi Tensioni në dalje (V) V i minimale (V) Shembull Vizatoni një burim ushqimi me drejtues urë, filtër kapacitiv dhe rregullator tensioni IC për të marrë në dalje tensionin +5V. Zgjidhje: Skema e një burimi ushqimi me tension të rreghulluar në dalje +5 V është treguar në figurën 11.21: Fig Një burim ushqimi +5V.

255 11.6 RREGULLATORE TENSIONI TE RREGULLUESHEM Rregullatorët e tensionit mund të ndërtohen për të marrë në dalje tension të rregullueshëm në vlerat e dëshëruara. Qarku LM317mund të punojë me tensione në dalje nga 1.2 V deri në 37V. Lidhja e rregullatorit me tension të rregulluieshëm në dalje LM317 tregohet në figurën 11.22: Fig Lidhja e rregullatorit LM317 Tensioni i dëshëruar në dalje mund të llogaritet: ku V ref = 1.25V dhe I rreg = 100µA. Nxënësi të arrijë vetë në përcaktimin e V O si më sipër. USHTRIME 1. Vizatoni një burim tensioni që të përmbajë një drejtues urë,filter kapacitv, rregullator tensioni IC dhe në dalje të tij të merret +12 V. 2. Përcaktoni tensionin e rregulluar në dalje të skemës në figurën kur R1 = 240 Ω dhe R2 = 1.8 KΩ. 3. Përcaktoni tensionin e rregulluar në dalje të skemës në figurën 11.23: