ПІДСИЛЮВАЧ

Підсилювач - двопортовий електронний пристрій, який використовується для посилення сигналу або збільшення потужності сигналу за допомогою джерела живлення. Живлення подається через вхідну клему підсилювача. На виході підсилювача може бути підвищена амплітуда і т.д.

Коефіцієнт посилення підсилювача визначає його посилення. Це основний фактор, який визначає продуктивність пристрою. Підсилювачі використовуються майже в кожному типі електронних компонентів. Підсилення обчислюється як відношення вихідного параметра (потужності, струму або напруги) до вхідного параметра.

Підсилювачі використовуються в різних додатках, таких як автоматика, судно, датчики тощо. Коефіцієнт посилення потужності підсилювача зазвичай перевищує одиницю. Давайте розберемося з деякими основними характеристиками ідеального підсилювача.

Ось і обговоримо ідеальний підсилювач, типи підсилювачів, властивості, функції, і застосування підсилювачів .

Давайте розпочнемо.

Ідеальний підсилювач

Розглянемо характеристики ідеального підсилювача, які наведені нижче:

Вхідний опір: Нескінченний
Вихідний опір: Нуль
Посилення на різних частотах: Виправлено

Вхідним портом підсилювача може бути джерело напруги або джерело струму. Джерело напруги залежить лише від вхідної напруги і не приймає струму. Так само джерело струму приймає струм і не приймає напругу. Вихід буде пропорційний напрузі або струму в порту.

Вихід ідеального підсилювача може бути або залежним джерелом струму, або залежним джерелом напруги. Опір джерела залежного джерела напруги дорівнює нулю, тоді як опір залежного джерела струму є нескінченним.

Напруга або струм залежного джерела залежить тільки від вхідної напруги або струму. Це означає, що вихідна напруга залежатиме від вхідної напруги, а вихідний струм залежатиме від незалежного джерела напруги та джерела струму відповідно.

Ідеальні підсилювачі далі класифікуються як CCCS (Джерело струму керування струмом), CCVS (Джерело керуючої напруги струму), VCVS (Джерело напруги керування напругою) і VCCS (Джерело струму контролю напруги).

значення рядка java

Вхідний опір CCVS і CCCS дорівнює нулю, а VCCS і VCVS нескінченні. Подібним чином вихідний опір CCCS і VCCS є нескінченним, тоді як вихідний опір CCVS і VCVS дорівнює нулю.

Типи підсилювачів

Давайте обговоримо різні типи підсилювачів.

Операційні підсилювачі

Операційні підсилювачі або операційні підсилювачі — це підсилювачі з прямим зв’язком (DC) із високим коефіцієнтом посилення, які виконують різні математичні операції, такі як додавання, диференціювання, віднімання, інтегрування тощо.

Має два вхідних і один вихідний термінали. Вхідні клеми називаються інвертуючими та неінвертуючими. Сигнал, поданий на інвертуючий термінал, відображатиметься як інвертований по фазі, а сигнал, поданий на неінвертуючий термінал, з’являтиметься без будь-якої інверсії фази на вихідному терміналі.

Напруга, що подається на інвертуючий вхід, позначається як V-, а напруга на неінвертуючому вході – як V+.

Примітка. Вихідний опір і дрейф ідеального операційного підсилювача дорівнюють 0. Коефіцієнт посилення напруги, вхідний опір і смуга пропускання ідеального операційного підсилювача дорівнюють нескінченності.

Операційні підсилювачі далі класифікуються як інвертуючі та неінвертуючі підсилювачі. Давайте детально обговоримо два типи операційних підсилювачів вище.

Додатки

Операційні підсилювачі використовуються в різних додатках в електроніці. Наприклад,

Фільтри
Компаратор напруги
Інтегратор
Перетворювач струму в напругу
Літній підсилювач
Фазозрушувач

Інвертуючий і неінвертуючий вхід підсилювача показано нижче:

Інвертуючий підсилювач

Інвертуючий підсилювач показаний нижче:

Це конфігурація зворотного зв’язку шунта напруги операційного підсилювача. Напруга сигналу, що подається на інвертуючий вхід ОУ, призводить до потоку струму I1 в ОУ. Ми знаємо, що вхідний опір операційного підсилювача дорівнює нескінченності. Він не дозволить струму протікати в підсилювач. Струм буде проходити через вихідну петлю (через опір R2) до вихідної клеми операційного підсилювача.

Коефіцієнт посилення напруги на виході інвертувального підсилювача розраховується як:

A = Vo/Vs = -R2/R1

Де,

Vo та Vs — вихідна напруга та напруга сигналу.

Від’ємний знак показує, що вихідний сигнал підсилювача збігається по фазі з входом на 180 градусів.

Інвертуючий підсилювач є одним з найбільш використовуваних операційних підсилювачів. Він має дуже низький вхідний і вихідний опір.

Неінвертуючий підсилювач

Неінвертуючий підсилювач показаний нижче:

Наведена вище конфігурація є з’єднанням послідовного зворотного зв’язку за напругою. Напруга сигналу, що подається на неінвертуючий вхід операційного підсилювача, призводить до потоку струму I1 в операційний підсилювач і струму I2 з операційного підсилювача.

Відповідно до концепції віртуального короткого замикання I1 = I2 і Vx =Vs.

Коефіцієнт посилення напруги неінвертувального підсилювача можна розрахувати як:

методи java arraylist

A = A + (R2/R1)

Неінвертуючі підсилювачі мають високий вхідний і низький вихідний опір. Він також розглядається як підсилювач напруги.

Підсилювачі постійного струму

Підсилювачі постійного струму або підсилювачі з прямим зв’язком використовуються для підсилення низькочастотних сигналів і сигналів з прямим зв’язком. Два каскади підсилювача постійного струму можуть бути з’єднані між собою за допомогою прямого зв’язку між цими каскадами.

Пряма муфта - простий і легкий вид з'єднання. Його можна розрахувати, безпосередньо підключивши колектор транзистора першого каскаду до бази транзистора другого каскаду, згаданої як T1 і T2.

Але підсилювачі постійного струму викликають дві проблеми, які називаються дрейфовим зсувом і зсувом рівня. Конструкція диференціального підсилювача усунула такі проблеми. Давайте обговоримо диференціальний підсилювач.

Диференціальні підсилювачі

Структура диференціального підсилювача вирішила проблему дрейфу та зсуву рівня. Конструкція складається з двох BJT (Bipolar Junction Transistor) підсилювачі, підключені тільки через лінії живлення. Його називають диференціальним підсилювачем, оскільки вихідний сигнал підсилювача є різницею між окремими входами, як показано нижче:

Vo = A (Vi1 - Vi2)

Де,

Vo — вихід, а Vi1 і Vi2 — два входи.

А — коефіцієнт підсилення диференціального підсилювача.

Тепер, якщо

масив байтів у рядок

Vi1 = -Vi2

Vo = 2AVi1 = 2AVi

Наведена вище операція називається a диференціальний режим операція. Тут вхідні сигнали зрушені по фазі один з одним. Такі сигнали, що відрізняються від фази, відомі як сигнали різницевого режиму (DM).

якщо,

Vi1 = Vi2

Vo = A (Vi1 - Vi1)

В = 0

Ця операція відома як синфазний (CM), оскільки вхідні сигнали знаходяться в фазі один з одним. Нульовий вихід таких сигналів означає, що дрейфу в підсилювачі не буде.

Підсилювачі потужності

Підсилювачі потужності також називаються підсилювачі струму . Ці підсилювачі потрібні для підвищення поточного рівня вхідного сигналу, щоб легко керувати навантаженнями. Типи підсилювачів потужності включають підсилювачі звукової потужності, підсилювачі потужності радіочастот тощо.

Підсилювачі потужності класифікуються як підсилювачі класу A, класу AB, класу B і класу C. Ми обговоримо класи підсилювачів потужності пізніше в цій темі.

Перемикач режимів підсилювачів

Імпульсні підсилювачі — різновид нелінійних підсилювачів з високим ККД.

стек в java

Типовим прикладом такого типу підсилювачів є підсилювачі класу D.

Інструментальний підсилювач

Інструментальний підсилювач використовується в аналогових датчиках і вимірювальних приладах. Розглянемо приклад.

Вольтметр, який використовується для вимірювання дуже низької напруги, потребує інструментального підсилювача для його належного функціонування. Він має різні особливості, такі як дуже високий коефіцієнт посилення напруги, хороша ізоляція, дуже низький рівень шуму, низьке енергоспоживання, велика пропускна здатність тощо.

Негативний відгук

Негативний зворотний зв'язок є однією з важливих функцій контролю спотворень і пропускної здатності підсилювачів. Основна мета негативного зворотного зв’язку – зменшити посилення системи. Частина виходу в протилежній фазі повертається на вхід. Далі значення віднімається від вхідних даних. У спотвореному вихідному сигналі вихід із спотворенням подається назад у протилежну фазу. Він віднімається від вхідних даних; можна сказати, що негативний зворотний зв'язок в підсилювачах зменшує нелінійність і небажані сигнали.

Наведене нижче зображення представляє негативний відгук:

За допомогою негативного зворотного зв'язку також можна усунути кросоверне спотворення та інші фізичні похибки. Іншими перевагами використання негативного зворотного зв’язку є розширення смуги пропускання, виправлення змін температури тощо.

Негативний зворотний зв'язок може бути негативним зворотним зв'язком за напругою або негативним зворотним зв'язком за струмом. В обох випадках зворотний зв'язок по напрузі або струму пропорційний вихідному сигналу.

Ми не повинні плутати позитивні та негативні відгуки. Позитивний відгук має тенденцію посилювати зміни, тоді як негативний відгук має тенденцію зменшувати зміни. Інша відмінність полягає в тому, що вхідний і вихідний сигнали в позитивному зворотному зв'язку знаходяться в фазі і додаються. У разі негативного зворотного зв'язку вхідний і вихідний сигнали зрушуються по фазі і віднімаються.

Активні пристрої в підсилювачі

Підсилювач складається з деяких активних пристроїв, які відповідають за процес підсилення. Це може бути окремий транзистор, вакуумна лампа, твердотільний компонент або будь-яка частина інтегральної схеми.

перейменування каталогу

Давайте обговоримо активні пристрої та їх роль у процесі підсилення.

BJT

BJT широко відомий як a керований струмом пристрій. Біполярні транзистори використовуються як перемикачі для посилення струму в підсилювачах.

MOSFET

MOSFET або Металооксидні напівпровідникові польові транзистори зазвичай використовуються для посилення електронних сигналів. MOSFET можна використовувати для зміни провідності шляхом керування напругою затвора. MOSFET також може посилити силу слабкого сигналу. Отже, MOSFET можна використовувати як підсилювач.

Лампові підсилювачі

У ламповому підсилювачі в якості вихідного пристрою використовуються вакуумні лампи. Використовується для збільшення амплітуди сигналу. Нижче мікрохвильових частот лампові підсилювачі були замінені на твердотільні підсилювачі приблизно наприкінці 19 ст.^тисстоліття.

Мікрохвильові підсилювачі

Мікрохвильові підсилювачі зазвичай використовуються в мікрохвильових системах. Він використовується для підвищення рівня вхідного сигналу з дуже невеликими спотвореннями. Він також може перемикати або підвищувати електроенергію. Він забезпечує кращий вихід одного пристрою порівняно з твердотільними пристроями на мікрохвильових частотах.

Магнітні підсилювачі

Магнітні підсилювачі були розроблені в 20-х роках^тисстоліття, щоб подолати недоліки (висока потужність і міцність) лампових підсилювачів. Магнітні підсилювачі подібні до транзисторів. Він контролює магнітну силу осердя, активуючи котушку керування (іншу котушку обмотки).

Інтегральні схеми

Інтегральні схеми можуть містити кілька електронних пристроїв, таких як конденсатори та транзистори. Популярність IC також поширила електронні пристрої по всьому світу.

Класи підсилювачів потужності

Класи підсилювачів потужності класифікуються як клас A, клас B, клас AB, і клас С . Давайте обговоримо короткий опис класів підсилювачів потужності.

Підсилювачі потужності класу А

Вхід підсилювача класу А малий, через що вихід також малий. Отже, він не виробляє значного посилення потужності. З транзисторами його можна використовувати як підсилювачі напруги. Підсилювачі класу А з вакуумними пентодами також можуть забезпечити один каскад підсилення потужності для керування навантаженнями, такими як гучномовці.

Підсилювачі потужності класу B

BJT зазвичай вимагають підсилювачів потужності класу B для керування навантаженнями, такими як гучномовці. Вхід підсилювачів класу B великий, завдяки чому вихід також дуже великий. Таким чином, він створює велике посилення. Але у випадку одного транзистора посилюється лише половина вхідного сигналу.

Підсилювачі потужності класу АВ

Конфігурація підсилювачів потужності AB знаходиться між підсилювачами класів A і B. Підсилювачі класу AB виробляються шляхом поєднання високої вихідної потужності підсилювачів потужності класу B з низькими спотвореннями підсилювачів потужності класу A.

У разі малих вихідних сигналів підсилювач потужності класу AB може працювати як клас A. Він може поводитися як підсилювач потужності класу B у випадку дуже великих вихідних сигналів.

Підсилювачі потужності класу C

Елементом провідності підсилювачів потужності класу С є транзистори. Він має кращу ефективність, але через провідність менше половини періоду викликає великі спотворення. Отже, підсилювачі потужності класу C не є кращими в аудіопристроях. Загальні застосування таких підсилювачів включають радіочастотні схеми.

Властивості підсилювача

Підсилювачі визначаються відповідно до їхніх вхідних і вихідних властивостей. Коефіцієнт посилення підсилювача визначає його посилення. Отже, коефіцієнт підсилення та множення є двома основними властивостями підсилювачів.

Давайте обговоримо властивості, які визначаються різними параметрами, які перераховані нижче:

Герц

Діапазон частот

Функції різних підсилювачів

Інші види підсилювачів мають інші характеристики. Давайте обговоримо функції різних типів підсилювачів, які використовуються сьогодні.

The лінійні підсилювачі не забезпечують ідеальної лінійної здатності, оскільки жоден підсилювач не є ідеальним. Це пов’язано з використанням підсилювальних пристроїв, таких як транзистори, які є нелінійними за своєю природою. Ці пристрої можуть створювати деяку нелінійність. Лінійні підсилювачі менш схильні до спотворень. Це означає, що лінійні підсилювачі генерують менше спотворень.
Спеціально розроблений підсилювачі звуку може посилити звукову частоту.
Вузькосмуговий підсилювач підсилює у вузькому діапазоні частот, тоді як широкосмуговий підсилювач підсилює у широкому діапазоні частот.
The нелінійні підсилювачі створюють спотворення порівняно з лінійними пристроями. Але нелінійні пристрої все ще використовуються сьогодні. Прикладами нелінійних підсилювачів є радіочастотні (радіочастотні) підсилювачі тощо.
Структура в логарифмічний підсилювач створює вихід, пропорційний логарифму його входу. Схема складається з двох діодів і двох операційних підсилювачів (операційного підсилювача).

підсилювач

Застосування підсилювача

Підсилювачі використовуються в різних сферах застосування. Давайте обговоримо це детально.

підсилювач одиничного посилення

буферизація

RT:

IT:

РФ:

ЯКЩО:

голос:

TWTA

клістрон

Твердотільні пристрої

мобільні телефони, портативні радіочастотні термінали