Curs № 18 - intensificatori semnale electrice

18.1. definiții de bază

Dispozitivele în care un mic cost de operare în cazul în care-control de energie electrică în mod substanțial mai mare de energie, numite amplificatori.

Amplificatoarele sunt utilizate pe scară largă în diverse domenii ale științei și tehnologiei. Compoziția include un element amplificator amplificator (activ), componente pasive și sursa de alimentare. Scop element de amplificare - conversie a aprovizionării cu energie RE-cal la energia semnalelor amplificate. semnalul amplificata furnizat la intrarea amplificatorului, efectuează controlul de conversie al procesului de putere. Semnalul rezultat-ieșire este o funcție a semnalului de intrare. semnal de ieșire de putere-TION datorită puterii de alimentare de multe ori mai mare decât puterea semnalului amplificat. Semnalele electrice amplificate de sarcină pe care fisionabil, care include circuitul amplificator de ieșire. Elementele amplificator pasive sunt folosite pentru a furniza modul de funcționare dorit al elementului de amplificare și pentru alte scopuri.

Amplificatorul poate fi reprezentat ca un cuadripol 2, dintre care terminalele de intrare NYM este conectată o sursă de semnal 1, iar ieșirea - sarcină 3 (vezi figura 18.1.). Dacă un element de amplificare al amplificatorului nu oferă câștigul dorit sig-Nala folosesc mai multe elemente de forță care le conectează ING sunt inter-rând folosind aceste sau alte elemente de legătură, rezistoare, Transfrm

ormatorov și colab. Un membru de armare și elemente aferente acestuia nazyvayutusilitelnym k'as-Kadom.

Amplificatoarele pot fi împărțite în trei tipuri: amplificatoare de tensiune, curent și putere. Convenționalism acestei împărțiri este legată de faptul că, în cele din urmă toată puterea îmbunătățește puterea.

Prin natura amplificatoare de semnal amplificat distinge semnalele armonice-nical și puls. Și într-o gamă de valori absolute ale semnalelor de frecvență amplificate - amplificatoare de curent continuu (bandă de frecvență de la zero la punctul de operare superior), AC, SEASON frecvență Coy, frecvență intermediară, de joasă frecvență (amplificatoare de frecvență audio) amplificatoare de bandă largă. . În funcție de utilizarea elementelor de armare - Transistor, lampă, LED-uri, magnetice etc. În funcție de utilizarea conexiunilor interstadiale sunt amplificatoare cuplate galvanică (această legătură directă sau potențiometrice; cascadele cu această conexiune poate spori nu numai componentele variabile ale curentului iar tensiunea de semnal, dar, de asemenea, o componentă de curent continuu); un cuplaj rezistor-condensator (RC) (condensator este un element de separare care nu este pro-lasa o componentă de curent continuu a circuitului de ieșire de tensiune a etapei de intrare a etapa următoare); Transformator cuplat; cu comunicare prin circuitul de oscilație.

18.2. amplificatori de performanță cheie

Odată cu creșterea semnalelor electrice apar în mod inevitabil, neko-torye ieșire undă deviere de forma de intrare, Koto-secară numita distorsiune. Proprietățile amplificator și o acțiune-zheniya le-a introdus pentru a caracteriza un număr de variabile, care sunt numite în mod obișnuit show-telyami. Principalii parametri sunt după cum urmează.

amplificator de intrare - tensiune de intrare Uin. tokIvh. și PIN-ul de putere. în care amplificatorul trimite o putere predeterminată la sarcina, tensiunea sau curentul, și forță de intrare impedanta Z a Spune Rin. care, în unele cazuri, poate fi considerat activ, egal-NYM RVX.

amplificator de ieșire - puterea de ieșire a semnalului Pp. te-fisionabil de sarcină, tensiunea de ieșire Un curent sau în cel amplificator la calculat impedanță de sarcină impedanță de ieșire Z H. amplificator Z vyx. Se presupune, de obicei, că sarcina nu este cuprinzătoare, adică. E. Rezistența activă Rd. atunci

În funcție de tipul de amplificator se disting: câștig de tensiune

câștig curent

și să câștige putere

Coeficienți K U și K I - valori complexe, ca și intrare ieșire tensiuni și curenți sunt una în raport cu celălalt defazate datorate componentei reactive a rezistenței în circuitele de amplificare și de sarcină:

unde K - modulul de câștig; φ - defazajul între (curenții) amplificator de ieșire și tensiuni de intrare.

În cazul în care amplificatorul este un mai multe trepte, câștigul total este de produsul cuceririlor diferitele etape:

Adesea, modulele de amplificare sunt exprimate în unități logaritmice - decibeli (dB):

Câștigul total al etapelor de amplificare când factorii de câștig exprimate în decibeli, este egală cu suma coeficienților etapelor cardului-TION:

Eficiență (d până la f ...) ale elementului de circuit-TION amplificator de ieșire - raportul de putere al semnalului de ieșire PH a consumat circuitul meu-ieșire de la circuitul de alimentare de alimentare de ieșire:

distorsiuni liniare cauzate de prezența circuitului amplificator, elemente rea tive - condensatoare și bobine, soprotiv-Leniye care depinde de frecventa. Deoarece aceste elemente liniare, numita distorsiune liniară.

Semnalul de intrare de orice formă poate fi reprezentată ca suma componentelor de semnal armonice-nical având frecvențe diferite și stres-schihsya inegal, t. E. Cu diferite câștiguri. Aceste distorsiuni sunt menționate ca frecvență. În plus, componentele armonice ale semnalului trec prin amplificator variază în timpul de timp Vågå care duce la timp trecerea de ieșire-divizorul Wuxi, t. E. Distortion apar faza respectivă apel.

distorsiune Frecvența estimată de amplitudine-frecvență (frecvență) caracteristică (de răspuns în frecvență) a amplificatorului, care este o dependență modul de punte câștigului K al frecvenței f (sau w pulsația) (Fig. 18.2). Dacă amplificatorul ar nici o distorsiune, frecventa de raspuns ar fi o linie dreaptă 1 paralelă cu axa x, adică. E. Au amplificat la fel de semnale cu o frecvență de la 0 la ∞.

Dacă M = 1, nici o distorsiune de frecvență. M este mai mare decât una, cea mai mare distorsiunea introdusă de amplificator. Frecventa Coeficientul revendicare în unități relative și logaritmică-ically exprimat zheny. Raportul dintre ele:

În general, în funcție de scopul frecvenței admisibile, distorsiuni amplificator se află în intervalul de sutimi de decibeli - câteva decibeli.

distorsiune de fază măsurată la faza de frecvență caracteristică-ke (PFC) - (. Figura 18.3), în funcție de unghiul defazajului φ între ieșire și tensiuni de intrare ale amplificatorului pe frecvența f (sau w frecvență unghiulară). Linia punctată din Fig. 18.3 prezintă răspunsul de fază a amplificatorului fără distorsiuni de fază - o linie dreaptă care trece prin origine. Distorsiunile de fază de semnal amplificator nu sunt importante, deoarece acestea nu sunt percepute de urechea când ascultați muzică și vorbire. In amplificatoare, semnalele de impulsuri sunt influențate de forma semnalelor să fie amplificate.

P

si Tranzitie distorsiune. Amplificatoarele liniare ale semnalelor de impulsuri cauzate de distorsiuni tranzitorii în circuitele de amplificare ce conțin elemente reactive, precum și anumite inerții element de amplificare. Acestea sunt numite distorsiuni tranzitorii și sunt măsurate la tranziție caracteristice-ticuri. reprezentând o dependență-reședință a valorii instantanee a tensiunii de ieșire Vout-picior (sau Iout curent) semnal de la timpul t când alimentarea la intrarea amplificatorului creșterea instantanee sau curent. Fig. 18.4, și arată-le-puls furnizat la intrarea amplificatorului. Răspuns tranzitoriu reprezentat Lena în Fig. 18,4 b. distorsiune tranzitorie este împărțită în distorsiune fron-ing și puls vârfuri de distorsiune. Pentru comoditate, acestea sunt considerate, de obicei pentru regiunile de diferite frecvențe: asupra răspunsului tranzitoriu în zona de ori mai mici (înalte) judecate pe muchie distorsiune niyah Pentru un răspuns tranzitoriu pentru timpi mari (low-pass) (Figura 18.4 in.) judeca vârfurile distorsiune niyah (Fig. 18,4 g).

distorsiunilor din față sunt caracterizate de timpul de stabilire și eliberarea de δf tust a impulsului frontal. Timp de stabilizare - un interval de timp în care tensiunea de ieșire de impulsuri crește de la 0,1 la 0,9 din Uust valoarea sa la starea de echilibru:

față de emisie δf caracterizate prin raportul dintre diferența dintre tensiunile de ieșire constantă Umah Uust maximă și la o valoare constantă Uust:

Distorsionarea vârfului de impuls planar caracterizat prin raportul dintre diferența dintre starea de echilibru în timp valoarea t0 Uust valoarea tensiunii de ieșire Umin și tensiune la timpul t1. realizat după un timp T = -t0 t1. o valoare starea de echilibru a tensiunii de ieșire:

denaturare tranzitorie admisă depinde de dispozitivele amplificatori și specificate în caietul de sarcini pe ea.

Frecvența, caracteristicile de tranziție de fază și liniar TION circuitelor electrice sunt în mod unic legate între ele (una dintre cele două caracteristici determină cealaltă), deci folosind metode grafice pentru obținute experimental, de exemplu, caracteristicile de amplitudine și de fază se poate construi răspuns tranzitorie.

Zgomotul intrinsec (interferență) a amplificatorului. Acest semnale la ieșirea amplificatorului, curentul și în absența semnalelor amplificate la intrare. Tensiune propriul amplificator de zgomot limitează sensibilitatea, din cauza zgomotului nu poate fi arbitrar amplifica semnale mici.

Zgomotul intrinsec apar în principal datorită căldurii, mișcarea-demon decent de electroni în elementele de circuit și mișcarea termică aleatorie a purtătorilor de sarcină în regiunea de bază a tranzistoare bipolare. Intrinsic zgomot estimat prin coeficientul de zgomot egal cu raportul dintre puterea de zgomot la ieșirea amplificatorului Rsh.vyh la putere de zgomot la intrare Psh.vh. înmulțit cu un câștig Kp de putere:

Intervalul dinamic al amplificatorului caracterizat prin depozite ale intervalului semnalului de tensiune care amplificatorul poate amplifica, fără a introduce interferențe și distorsiuni și este în exces față de raportul dintre tensiunea maximă de intrare U max Rin la Uvhmin tensiunea sa minimă:

Exprimată, de obicei, în dus decibeli, dB apoi = 20lg dus dus.

Intervalul dinamic al amplificatorului este determinată de amplitudinea caracteristică amplificator ha - în funcție de valoarea finală, vă Khodnev napryazheniyasignala de intrare (vezi Figura 18.5.). caz Ideal-dimensional, această caracteristică trebuie să fie drepte, unghiul de înclinare este egal cu abscisa arctgKU la o anumită frecvență. Pentru valori mici și mari ale tensiunii de intrare se abate de la caracteristica liniară în primul caz, tensiunea de ieșire a amplificatorului este determinată de tensiunea de zgomot intrinsec al circuitului de ieșire Un. În al doilea rând - caracteristica de amplitudine este distorsionată, deoarece factorul Wuxi împăcării a amplificatorului este redusă din cauza distorsiuni neliniare introduse în elemente de E-amplificator de amplificare. Fig. 18.5, rezultă că este recomandabil să se putere IC a fost utilizat în intervalul de până la Uvhmin Uvhmax. În general, pentru a asigura transmiterea oscilațiilor sunetului undei suficiente pentru gama-dyne Namic a fost de 60 dB.

H

elineynye distorsiune. Această distorsiune a semnalului amplificat la ieșire datorită neliniaritatea caracteristicilor curent-tensiune ale elementelor individuale ale circuitului amplificator (elemente, bobine cu miez feromagnetic, transformatoare și altele asemenea. D. amplificând). Cauza considerabile neliniare distorsionare-TION poate fi alegerea incorectă a poziției inițiale a punctului de tranzistor-TION lucru excesiv de mare a amplitudinii semnalului de intrare pentru a calculat incorect inductanță. distorsiune Nonlinear se aplică la intrarea semnalului suplimentar sinusoi-amplificator pur cauzează apariția la ieșirea componentelor armonice-nical superioare care distorsionează o formă de undă de intrare. Factor de distorsiune armonică Estimat neliniare (procente):

în care - acționează respectiv (amplitudine) valori ale primului, al doilea, al treilea. armonici n-lea te-Khodnev curent și tensiune. Valoarea admisibila nick-armonic coeficient depinde de scopul amplificatorului. Pentru a spori de vorbire și de muzică de calitate distorsiune armonică secundară de aproximativ 2%.