- Amplificatoarele electronice sunt circuite care realizeaza marirea nivelului de putere al unui semnal electric cu modificari ale formei semnalului cu distorsiuni minime. Din punct de vedere al semnalului amplificatorul este privit ca un cuadripol, cu doua borne de intrare unde este aplicat semnalul de intrare si doua borne de iesire unde este furnizat semnalul de iesire. Structura fundamentala a unui amplificator este mai jos.
- La intrare amplificatorul este echivalent cu o impedanta. Semnalul de intrare este caracterizat de doua marimi, tensiunea de intrare si intensitatea curentului de intrare. In mod obisnuit prin semnal de intrare se intelege una dintre cele doua marimi. La iesire insa amplificatorul se comporta ca un generator si este echivalat cu un generator ideal si o impedanta interna (in figura generator de tensiune dar poate fi luat in considerare si ca generator de curent). Semnalul de iesire este caracterizat si el de doua marimi, tensiunea si curentul, obisnuit fiind prezentat printr-una dintre ele.
- La bornele de intrare 1-1' se aplica semnalul util, Ui sau Ii de la un generator de semnal, aici, un generator de tensiune Eg cu o rezistenta interna Zg (Rg). Generatorul de semnal poate fi luat in considerare si ca generator de curent. Bornele de iesire 2-2' sunt legate de rezistenta de sarcina Zs (Rs) (care poate fi un difuzor, intrarea unui alt amplificator, etc.). Pentru sarcina amplificatorul se comporta ca un generator de tensiune Eo cu o rezistenta de iesire Zo, si care furnizeaza sarcinii o tensiune de iesire Uo careia-i corespunde curentul de iesire Ie.
- Atunci cand nivelul de putere al semnalului de intrare este foarte mic amplificatorul necesita mai multe etaje de amplificare. Structura unui lant se poate vedea mai jos.
- CI este circuitul de intrare care poate avea unul sau mai multe roluri si anume: adaptere de impedanta pentru transfer maxim de putere de la sursa, limitare de nivel de intrare, atenuarea semnalului in cazul in care este prea mare, simetrizare, etc.
- ASM este un circuit amplificator de semnal mic. Amplitudinea semnalului din acest circuit este mai mica fata de valoarea tensiunii sau curentului in punctul de functionare al dispozitivului activ utilizat. In aceste conditii dispozitivul se comporta ca element liniar si ASM nu introduce distorsiuni de neliniaritate. De obicei ASM realizeaza amplificari mari de tensiune.
- PF si F adica etajul prefinal si etajul final formeaza impreuna etajul de putere. Prefinalul pregateste semnalul pentru atacul etajului final care realizeaza o amplificare mare de putere. Sunt etaje de semnal mare, nivelul semnalului fiimd comparabil cu valorile punctului static de functionare al dispozitivelor utilizate. Dispozitivele functioneaza in apropierea zonelor de neliniaritate si etajul de putere introduce inevitabil distorsiuni.
- CO este circuitul de iesire care poate indeplini rolurile: adaptare de impedanta sarcina-etaj final, izolare galvanica,separare a componentei continue.
- Reactia negativa imbunatateste considerabil unele performante ale amplificatorului si va fi tratata pe larg.
- ATENTIE :
- In proiectarea unui lant de amplificare sunt cunoscute sarcina si sursa de semnal (de exemplu microfon si difuzor) si se impune putera de iesire cu distorsiunile sub o limita data , pornind de la un semnal cunoscut de intrare. Calculul se face de la etajul final spre circuitul de intrare!
- Parametrii amplificatoarelor sunt marimi de intrare, marimi de iesire sau marimi de transfer ( legaturi intre semnalele de intrare si de iesire ). Se exprima pentru un semnal sinusoidal in regim permanent, la frecventa centrala.
- Puterea de iesire nominala (Pon)
- - reprezinta puterea maxima la iesire pe sarcina nominala in conditiile unei deformari maxim admise a semnalului de iesire.
- Impedanta de iesire (Zo)
- - reprezinta impedanta interna a generatorului echivalent de la iesire. Acest parametru este insotit si de specificatia modulului de masura (cu intrarea in gol, in scurt sau alte situatii ).
- Sensibilitatea
- - reprezinta semnalul de intrare pentru care se obtine puterea de iesire nominala (de obicei Ui sau poate fi si Ii )
- Impedanta de intrare
- - este impedanta echivalenta la bornele de intrare : Zi = Ui / Ii ( tensiunea de intrare pe curentu de intrare ).
- Amplificarea in tensiune
- - Au = Uo / Ui ( tensiunea de iesire pe tensiunea de intrare ).
- Amplificarea in curent
- - Ai = Io/ Ii ( curentul de iesire pe curentul de intrare ).
- Amplificarea in putere
- - Ap = Po / Pi
- Din considerente de simplificare a reprezentarilor grafice cat si a calculelor, amplificarile pot apare in exprimare logaritmica, masurandu-se in decibeli ( dB ) conform relatiilor : ApdB = 10 log Po/Pi pentru puteri si respectiv AdB = 20 log Uo / Ui pentru tensiuni ( curenti ).
- Caracteristica de transfer reprezinta dependenta valorii instantanee a semnalului de iesire de valoarea instantanee a semnalului de intrare la o variatie sinusoidala ( frecventa la mijlocul benzii ). In zona de tensiuni mici variatia este liniara, dar pentru valori mari apare o saturatie a marimii de iesire. Acest lucru se datoreaza neliniaritatii dispozitivelor pentru semnale mari si duce la aparitia distorsiunilor de neliniaritate prin prezenta unor armonici in semnalul de iesire, caracterizate de factorul de distorsiuni de neliniaritate.
- Caracteristicile de frecventa descriu variatia cu frecventa a factorului de amplificare ( de obicei amplificarea de tensiune ).Un amplificator ideal are caracteristicile de frecventa de forma celor prezentate mai jos. Pentru amplificatoarele reale caracteristica de amplitudine are o zona in care se mentine constanta si scade in zonele joase sau inlte, iar caracteristica de faza nu variaza liniar cu frecventa. Se obisnuieste sa se deseneze logaritmic scara frecventelor, iar amplificarea sa se masoare in decibeli, astfel ca pentru un amplificator real caracteristicile au forma de mai jos si poarta denumirea de caracteristici BODE. O marime importanta este banda amplificatorului reprezentand intervalul de frecventa in care amplificarea se mentine constanta. In mod obisnuit se defineste la 3 decibeli, si cuprinde intervalul de frecventa in care amplificarea nu scade cu mai mult de 3 dB fata de Ao, si este cuprinsa intre frecventa joasa ( fj ) si frecventa de sus ( fs ) a amplificatorului. Abaterea caracteristicilor de frecventa fata de forma ideala duce la aparitia distorsiunilor liniare de amplitudine si faza.
- Daca pot sau nu sa amplifice si componenta continua a unui semnal, amplificatoarele se impart in doua mari categorii :
- - amplificatoare de curent continuu ( cc )
- - amplificatoare de curent alternativ ( ca )
- Amplificatoarele de curent continuu sunt o clasa deosebita de amplificatoare si vor fi tratate intr-un capitol separat.
- Amplificatoarele de curent alternativ se pot imparti dupa domeniul de frecventa al semnalelor amplificate :
- - amplificatoare de audio frecventa AF ( zeci de Hz - seci de kHz)
- - amplificatoare de inalta frecventa HF ( sute de kHz - zeci de mHz )
- - amplificatoare de foarta inalta frecventa VHF ( zeci-sute de mHz )
- - amplificatoare de ultra inalta frecventa UHF ( sute mHz in sus )
- Dupa largirea benzii de frecventa avem amplificatoare :
- - de banda larga, la care raportul fs/fj este mai mare de 10
- - de banda ingusta ( sau acordate ) la care raportul fs/fj este mai mic de 1,2
- Dupa marimea semnalului de iesire avem :
- - amplificatoare de semnal mic ( de tensiune )
- - amplificatoare de semnal mare ( de putere )
- Dupa durata de conductie a tranzistorului ( sau pozitia punctului M de functionare) amplificatoarele pot fi :
- - clasa A, in care tranzistorul conduce toata perioada semnalului (a)
- - clasa B, in care un tranzistor conduce pe frontul pozitiv iar altul pe frontul negativ(b)
- - clasa AB
- - clasa C (c)
- - clasa D, care reprezinta o categorie mai speciala, la care tranzistoarele lucreaza in comutatie.
