ELEKTRONIKA
Wzmacniacze
dr inż. Wiesław Pamuła
ELEKTRONIKA
Klasyfikacja wzmacniaczy
" prądów stałych
" zmiennych
" selektywne
" pomiarowe
" akustyczne
 HI FI,
 słuchawkowe,
" mocy
2
ELEKTRONIKA
Parametry wzmacniacza
" impedancja wejściowa
" wzmocnienie
 napięciowe,
 prÄ…dowe,
 mocy
" impedancja wyjściowa
" sprawność
" pasmo przenoszenia
Uwy Iwy Pwy
Ku =ð Ki =ð KP =ð
Uwe Iwe Pwe
3
ELEKTRONIKA
Parametry wzmacniacza
Uwe Uwy
słuchawka
mikrofon
głośnik
czujnik pomiarowy
serwomechanizm
dopasowanie z
ródła i obciążenia
4
ELEKTRONIKA
Charakterystyki wzmacniacza
Funkcje prezentujące własności wzmacniacza, analitycznie, w postaci
wykresów
Charakterystyki częstotliwościowe, fd, fg, pasmo
Obciążalność
Sprawność
[Hz]
5
ELEKTRONIKA
Co to jest dB
Określanie relacji między mocami sygnałów o dużej rozpiętości wartości np.:
" poziomy sygnałów w telekomunikacji
" wzmocnienia układów
poprawne przy dodatkowych
" tłumienia
założeniach
Pwy
Uwy
a =ð 10log10( )
[dB] [dB]
a =ð 20log10( )
Pwe
Uwe
gdy Pwe=1mW a wyrażane jest w dBm
generator +70dBm oznacza że posiada moc 10kW
tuner o czułości -110dBm oznacza że wykrywa sygnały o mocy 10 pW
filtr o tłumieniu 3dB oznacza że zmniejsza moc sygnału wyjściowego o połowę
gdy połączy się kaskadowo kilka układów ich wzmocnienia wyrażone w dB dodaje się
6
ELEKTRONIKA
Zniekształcenia
" THD zniekształcenia harmoniczne
P2 +ð P3 +ð...+ð Pn
THD =ð
P1
P2 & Pn moc sygnałów harmonicznych
zwykle wyrażana w %
" TIM (transient intermodulation distortion)
zniekształcenia wynikające z zastosowania sprzeżenia zwrotnego, które nie nadążą za
zmianami sygnału wejściowego  dynamiczny sygnał wej. zostaje zniekształcony
7
ELEKTRONIKA
Wzmacniacze oparte na tranzystorach
" wzmacniacz oporowy
 układy pracy
" wzmacniacz mocy
Klasyfikacja oparta jest na kÄ…cie ¸ przewodzenia
elementów wzmacniających w znacznym stopniu
wiąże się z sprawnością energetyczną układu
¸=2Ä„ element przewodzi ciÄ…gle
8
ELEKTRONIKA
Wzmacniacz klasy A
Jest to podstawowa klasa pracy tranzystora gdzie wykorzystywany jest jego
liniowy odcinek charakterystyki wzmocnienia.
Przez element wzmacniający zawsze płynie prąd. Nie następuje jego
wyłączenie.
W układach tych nie występują zniekształcenia skrośne.
Wzmacniacze klasy A posiadają niską sprawność energetyczną
9
ELEKTRONIKA
Wzmacniacz klasy B, AB
Określana jako klasa pracy tranzystorów w konfiguracji przeciwsobnej lub
z angielskiego "push pull".
W układzie tym polaryzowany jest zawsze tylko jeden element
wzmacniający i tylko przez jeden płynie prąd do obciążenia.
Wzmacniacz w takiej konfiguracji posiada największą sprawność
energetycznÄ… ze wzmacniaczy analogowych.
Powstał układ par komplementarnych tranzystorów mocy przeznaczonych
do pracy w takich układach. Dlatego czasem taki wzmacniacz jest
nazywany układem komplementarnym.
Komplementarna para tranzystorów jest taka wtedy, gdy jeden z nich jest
PNP, drugi NPN i odpowiadajÄ… sobie parametrami
AB
Jest to pośredni układ pracy tranzystorów w układzie przeciwsobnym,
gdzie do pewnego prądu wyjściowego polaryzowane są oba wyjściowe
tranzystory wzmacniajÄ…ce.
Bez sygnału i przy małym wysterowaniu wzmacniacz taki pracuje w klasie
A by przy dużym wysterowaniu przechodzi do pracy w klasie B
10
ELEKTRONIKA
Wzmacniacz klasy B, AB
komplementarna para tranzystorów
11
ELEKTRONIKA
Wzmacniacze klasy C, D
Tranzystor pracuje na nieliniowym odcinku swojej charakterystyki, nie
posiadając stałej polaryzacji i sterowany jest wyłącznie sygnałem
wejściowym.
Główne zastosowanie to stopnie mocy w.cz. w nadajnikach radiowych.
Klasa D
Jest to układ pracy wzmacniacza w którym tranzystory mocy występują
wyłącznie jako klucze i nie pracują w liniowym odcinku
charakterystyki. PrzewodzÄ… lub nie.
Sterowane są z generatora o zmiennej szerokości impulsu PWM.
Generator ten jest sterowany sygnałem wejściowym. Na wyjściu
takiego wzmacniacza znajduje siÄ™ filtr dolnoprzepustowy filtrujÄ…cy z
sygnału użytecznego częstotliwość nośną.
Wzmacniacze te charakteryzują się małymi stratami mocy, na
poziomie 5%, ale też bardzo dużymi zniekształceniami.
12
ELEKTRONIKA
Wzmacniacz klasy D
sygnał
wejściowy
K
filtr dolnoprzepustowy
układ kluczujący
generator przebiegu trójkątnego
E, F
G, H napięcie zasilania wzmacniacza zmienne zależne od wartości sygnału wejściowego
13
ELEKTRONIKA
Wzmacniacze oparte na tranzystorach
" wzmacniacz różnicowy
14
stopień wejściowy wzmacniaczy operacyjnych
ELEKTRONIKA
Wzmacniacze operacyjne
Własności idealnego wzmacniacza operacyjnego
" Ku ®ð Ä„ð
" Ki ®ð Ä„ð
" Zwe ®ð Ä„ð
" Zwy = 0
" fg ®ð Ä„ð
Rzeczywisty
Uzas +
" Ku kilka tysiÄ™cy ®ð kilka mln
" Ki ograniczony prąd wyjściowy
" Zwe kilka MWð ®ð 1014Wð
Uwy
" Zwy
" fg
Uzas -
15
ELEKTRONIKA
Sprzężenie zwrotne
Kształtowanie własności układów z wzmacniaczami

UE =ð Uwe -ðUsp
Usp =ð KbUwy Uwy =ð KuUE
Uwy
Ku 1 1
Uwy =ð Uwe K =ð =ð K ð
1
1+ð KbKu Uwe Kb
+ð Kb
Ku
16
ELEKTRONIKA
Wzmacniacze operacyjne
17
ELEKTRONIKA
Wzmacniacze operacyjne
" wzmacniacze sygnałów
" układy dopasowania impedancji
" prostowniki precyzyjne
" układy arytmetyczne  mnożarki, logarytmujące
" filtry
" PID
18
ELEKTRONIKA
Wzmacniacze operacyjne
19