PARAMETRY WZMACNIACZY

Do najważniejszych parametrów zaliczamy: Wzmocnienie: napięciowe, prądowe i mocy, Dolna i górna częstotliwość graniczna, Pasmo przenoszonych częstotliwości, Rezystancja wejściowa i wyjściowa, Zniekształcenia nieliniowe i liniowe

Napięciowe: Ku= Uwy/Uwe Prądowe: Ki= Iwy/Iwe Mocy: Kp= Po/Pwe Podstawowym parametrem określającym właściwości wzmacniacza jest wzmocnienie (k) określane jako stosunek wartości skutecznej sygnału wyjściowego do wartości skutecznej sygnału wejściowego. Wyróżniamy 3 rodzaje wzmocnienia: Napięciowe: Ku= Uwy/Uwe Prądowe: Ki= Iwy/Iwe Mocy: Kp= Po/Pwe

Wzmocnienie napięciowe: Wzmocnienie napięciowe jest to stosunek napięcia wyjściowego do napięcia wejściowego układu, wyrażony w woltach na wolt [V/V]: Ku[V/V] = Uwy /Uwe lub częściej w decybelach [dB]: Ku[dB] = 20 log Ku[V/V]

Wzmocnienie mocy: Kp[dB] = 10 log Kp[W/W] Kp[W/W] = Pwy / Pwe Wzmocnienie mocy jest to stosunek mocy czynnej Pwy wydzielonej na obciążeniu czwórnika do mocy czynnej Pwe doprowadzonej do wejścia czwórnika, wyrażonej w [W/W] Kp[W/W] = Pwy / Pwe lub w decybelach [dB] Kp[dB] = 10 log Kp[W/W]

Wzmocnienie prądowe: Ki[dB] = 20 log Ki[A / A] Ki[A / A] = Iwy / Iwe Wzmocnienie prądowe jest to stosunek prądu wyjściowego do prądu wejściowego układu, wyrażony w amperach na amper [A/A]: Ki[A / A] = Iwy / Iwe lub częściej w decybelach [dB]: Ki[dB] = 20 log Ki[A / A]

Górna częstotliwość graniczna- częstotliwość graniczna od strony Częstotliwości graniczne są to takie wartości częstotliwości sygnału wejściowego, dla których wzmocnienie napięciowe wzmacniacza maleje względem wzmocnienia maksymalnego o 3dB (czyli do poziomu 0,707 wartości maksymalnej), a wzmocnienie mocy maleje do połowy. Górna częstotliwość graniczna- częstotliwość graniczna od strony dużych wartości częstotliwości. Dolna częstotliwość graniczna- małych wartości częstotliwości.

Pasmo przenoszenia: B= fg- fd Pasmo przenoszenia- przedział częstotliwości między dolną i górną częstotliwością graniczną. B= fg- fd

Rezystancja wejściowa: Rezystancja wejściowa Rwe jest to rezystancja „widziana” z zacisków wejściowych układu, przy rozwartym wyjściu. Określana wzorem: Rwe= Uwe/Iwe przy R0=nieskończoności

Rezystancja wyjściowa: Rezystancja wyjściowa Rwy jest to rezystancja „widziana” z zacisków wyjściowych układu, przy zwartym wejściu. Określana jest wzorem: Rwy= Uwy/Iwy przy Uwe=0

Zniekształcenia nieliniowe: Zniekształcenia nieliniowe są to dodatkowe składowe powstałe na wyjściu wzmacniacza, których nie było na wejściu. Przyczyną powstawania takich zniekształceń są nieliniowe zależności prądowo-napięciowe elementów (tranzystorów, diod, lamp)

Zniekształcenia liniowe: Rzeczywiste układy elektroniczne, jak wiadomo, nie przenoszą całego widma sygnału, co prowadzi do zniekształceń widma sygnału wyjściowego w stosunku do sygnału wejściowego, tzn. że wzmacniacz niejednakowo wzmacnia wszystkie częstotliwości sygnału wejściowego. Wtedy jest mowa o zniekształceniach liniowych.

Punkt pracy - Określa wartość prądu kolektora i odpowiadającego mu napięcia kolektor - emiter

Zasada działania wzmacniacza w konfiguracji OE: Charakterystyka Schemat

Wzmacniacz OE: Jest najpowszechniej stosowaną konfiguracją tranzystora bipolarnego we wzmacniaczu małej częstotliwości. W tym układzie źródła stałe EC i EB służą do spolaryzowania złączy emiterowego i kolektorowego tranzystora tak, aby znajdował się on w stanie aktywnym. Sygnał wejściowy doprowadza się między bazę a emiter tranzystora, sygnał wyjściowy pobiera się z kolektora.

Inne konfiguracje wzmacniaczy:

Konfiguracja OB Rezystancja wejściowa jest mała, wzmocnienie prądowe jest bliskie jedności, a napięciowe mniejsze niż w układzie OE. Górna częstotliwość graniczna jest dużo większa (ok. B-krotnie) niż częstotliwości fg wzmacniacza pracującego w konfiguracji OE.

Konfiguracja OC Wzmocnienie napięciowe jest bliskie jedności, a rezystancja wejściowa duża. Wynika to z istnienia silnego ujemnego sprzężenia zwrotnego napięciowego szeregowego. Z tego powodu układ często nazywa się wtórnikiem emiterowym (brak odwrócenia fazy sygnały wy względem we). Wzmocnienie prądowe jest duże (max B+1). Górna częstotliwość graniczna jest większa niż we wzmacniaczu OE.

Sprzężenie zwrotne:

Sprzężenie zwrotne: Wzmacniacze ze sprzężeniem zwrotnym są to układy składające się z dwóch oddzielnych bloków: układu podstawowego (wzmacniającego) i układu sprzężenia zwrotnego. Zadaniem układu sprzężenia zwrotnego jest przekazywanie na wejście układu (jako całości) części sygnału wyjściowego. Sprzężenie zwrotne może powodować zwiększenie lub zmniejszenie sygnału (Sp) doprowadzonego do układu podstawowego w stosunku do sygnału wejściowego (Swe).

Sprzężenie zwrotne ujemne: Ujemne sprzężenie zwrotne ma miejsce, gdy fazy sygnału wejściowego i sygnału sprzężenia zwrotnego są przeciwne Sp= Swe-Sf, Sp<Swe

Sprzężenie zwrotne dodatnie: Dodatnie - część sygnału z wyjścia jest dodawany do sygnału wejściowego. Fazy obu sygnałów są w tej samej fazie. Sp= Swe+Sf, Sp>Swe

Rodzaje sprzężenia zwrotnego: K B a) Napięciowo-szeregowe b) Napięciowo-równoleg K= Uwy/Up K= Uwy/Ip Bf= Uf/Uwy Bf= Uf/Iwy K B d) c) Prądowo-równoległe Prądowo-szeregowe K= Iwy/Ip K= Iwy/Up Bf= Uf/Iwy Bf= If/Iwy

Ujemne sprzężenie zwrotne v Parametr v szeregowe prądowe szeregowe napięciowe równoległe prądowe równoległe napięciowe wzmocnienie napięciowe maleje stałe wzmocnienie prądowe impedancja wejściowa wzrasta impedancja wyjściowa

Wpływ częstotliwości na pracę wzmacniacza:

Wzmacniacze wielostopniowe:

Parametry wzmacniaczy wielostopniowych: Impedancja wejściowa i wyjściowa Wzmocnienie napięciowe, prądowe i mocy Dolna i górna częstotliwość Przesunięcie fazy Kaskadowe łączenie

Impedancja wejściowa i wyjściowa Impedancja wejściowa- zależy od impedancji pierwszego stopnia i sprzężenia występującego w układzie. Impedancja wyjściowa- o jej wartości decyduje ostatni stopień (n-ty).

Wzmocnienie napięciowe, prądowe i mocy: O wartości wzmocnień decydują wszystkie stopnie, ponieważ występuje oddziaływanie międzystopniowe. Zatem wzmocnienie całego układu jest równe iloczynowi wzmocnień wszystkich stopni. Ku= U0/U1 Ki= I0/I1 Kp= P0/P1

Przesunięcie fazy i pasma wzmacniaczy: Przesunięcie fazy sygnału wyjściowego względem sygnału wejściowego we wzmacniaczu wielostopniowym równa się sumie przesunięć faz poszczególnych stopni wzmacniających. Kaskadowe łączenie stopni prowadzi do zwężenia pasma wzmacniacza wielostopniowego względem pojedynczego stopnia.

Układ Darlingtona (super Alfa) Układ ten pracuje w konfiguracji OC. Tranzystor T1 pracuje w zakresie małych prądów . Powoduje to pracę tranzystora T1 w zakresie nieliniowym, z czego mogą wynikać zniekształcenia nieliniowe i mała wartość wzmocnienia prądowego tego tranzystora. Układ ten charakteryzuje się dużą rezystancją wejściową oraz bardzo dużym wzmocnieniem.

Wzmacniacz różnicowy: Zadaniem wzmacniacza różnicowego jest wytworzenie na wyjściu napięcia, którego wartość jest proporcjonalna do różnicy napięć między jego wejściami. We wzmacniaczach różnicowych stosowane są tranzystory NPN lub PNP. Powinny one mieć jednakowe parametry, celem zapewnienia symetrii charakterystyk w zakresie liniowym.

Wzmacniacz różnicowy:

Najważniejsze parametry: Wzmocnienie napięciowe różnicowe, Wzmocnienie napięciowe sumacyjne, Różnicowa rezystancja wejściowa, Sumacyjna rezystancja wejściowa, Współczynnik tłumienia sygnału współbieżnego.

Zastosowanie: Jako stopnie wejściowe wzmacniaczy operacyjnych, Jako stopnie pośrednie we wzmacniaczach szerokopasmowych, Jako stopnie wejściowe lub pośrednie we wzmacniaczach pośredniej częstotliwości.

Kaskoda: Układ kaskody tworzą 2 tranzystory pracujące w układzie OE-OB. Tranzystor T1 pracujący w układzie OE ma duże wzmocnienie prądowe i niewielkie wzmocnienie napięciowe, ponieważ kolektor jest obciążony mała rezystancją wejściową tranzystora T2 pracującego w układzie OB. Kaskoda charakteryzuje się bardzo małym oddziaływaniem wyjścia na jego wejście. Ma szerokie pasmo przenoszonych częstotliwości i cechuje ją duża liniowość charakterystyki przejściowej.

Schemat układu:

Zastosowanie: we wzmacniaczach szerokopasmowych We wzmacniaczach selektywnych w. cz. W układach m. cz.

Kamil Wasiak Adrian Rioja-Perez KONIEC Kamil Wasiak Adrian Rioja-Perez