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

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]:

K

u

[V/V] = U

wy

/U

we

lub częściej w decybelach [dB]:

K

u

[dB] = 20 log K

u

[V/V]

Wzmocnienie mocy:

Wzmocnienie mocy jest to stosunek mocy czynnej P

wy

wydzielonej na obciążeniu czwórnika do mocy czynnej

P

we

doprowadzonej do wejścia czwórnika, wyrażonej w

[W/W]

K

p

[W/W] = P

wy

/ P

we

lub w decybelach [dB]

K

p

[dB] = 10 log K

p

[W/W]

Wzmocnienie prądowe:



Wzmocnienie prądowe jest to stosunek prądu wyjściowego

do prądu wejściowego układu, wyrażony w amperach na

amper [A/A]:

K

i

[A / A] = I

wy

/ I

we



lub częściej w decybelach [dB]:

K

i

[dB] = 20 log K

i

[A /

A]

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-

częstotliwość graniczna od strony
małych wartości częstotliwości.

Pasmo przenoszenia:



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:

Schemat

Charakterystyka

Wzmacniacz OE:

Jest najpowszechniej stosowaną konfiguracją tranzystora

bipolarnego we wzmacniaczu małej częstotliwości. W tym

układzie źródła stałe E

C

i E

B

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

K

B

K

B

K

B

a)

b)

c)

d)

Napięciowo-
szeregowe

Napięciowo-
równoleg

Prądowo-szeregowe

Prądowo-równoległe

K= Uwy/Up

Bf=
Uf/Iwy

K= Iwy/Up

Bf= Uf/Uwy

K= Uwy/Ip

Bf= Uf/Iwy

K= Iwy/Ip

Bf= If/Iwy

Ujemne sprzężenie zwrotne

sprzężenie >
zwrotne

>

v Parametr v

szeregowe
prądowe

szeregowe

napięciowe

równoległe

prądowe

równoległe

napięciowe

wzmocnienie

napięciowe

maleje

maleje

stałe

stałe

wzmocnienie

prądowe

stałe

stałe

maleje

maleje

impedancja

wejściowa

wzrasta wzrasta

maleje

maleje

impedancja

wyjściowa

wzrasta

maleje

wzrasta

maleje

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.

KONIEC

Kamil Wasiak
Adrian Rioja-Perez