Zesílení je proces zvyšování síly signálu zvyšováním amplitudy daného signálu beze změny jeho charakteristik. RC spojený zesilovač je součástí vícestupňového zesilovače, kde jsou různé stupně zesilovačů spojeny pomocí kombinace rezistoru a kondenzátoru. Obvod zesilovače je jedním z základní obvody v elektronice.
Zesilovač, který je zcela založen na tranzistoru, je v zásadě znám jako tranzistorový zesilovač. Vstupním signálem může být proudový signál, napěťový signál nebo napájecí signál. Zesilovač zesílí signál beze změny jeho charakteristik a výstup bude upravenou verzí vstupního signálu. Aplikace zesilovačů mají širokou škálu. Používají se hlavně v audio a video přístrojích, komunikacích, řadičích atd.
Jednostupňový zesilovač společného vysílače:
Schéma zapojení jednostupňového zesilovače tranzistoru se společným emitorem je uvedeno níže:
Jednostupňový společný emitor RC spojený zesilovač
Vysvětlení obvodu
Jednostupňový zesilovač sdruženého RC společného emitoru je jednoduchý a základní obvod zesilovače. Hlavním účelem tohoto obvodu je předzesílení, které má zajistit, aby slabé signály byly dostatečně silné pro další zesílení. Pokud je tento RC propojený zesilovač navržen správně, může poskytovat vynikající charakteristiky signálu.
Kondenzátor Cin na vstupu funguje jako filtr, který se používá k blokování stejnosměrného napětí a umožňuje tranzistoru pouze střídavé napětí. Pokud jakékoli externí stejnosměrné napětí dosáhne základny tranzistoru, změní se podmínky předpětí a ovlivní se výkon zesilovače.
Rezistory R1 a R2 se používají k zajištění správného předpětí bipolárního tranzistoru. R1 a R2 tvoří předpínací síť, která poskytuje nezbytné základní napětí pro pohon neaktivní oblasti tranzistoru.
Oblast mezi odříznutou a nasycenou oblastí je známá jako aktivní oblast. Oblast, kde je operace bipolárního tranzistoru zcela vypnuta, je známá jako mezní oblast a oblast, kde je tranzistor zcela zapnut, je známá jako oblast nasycení.
Rezistory Rc a Re se používají k poklesu napětí Vcc. Rezistor Rc je kolektorový rezistor a Re je emitorový rezistor. Oba jsou vybrány takovým způsobem, že by oba měly ve výše uvedeném obvodu snížit napětí Vcc o 50%. Emitorový kondenzátor Ce a odpor emitoru Remakes negativní zpětnou vazbu, aby byl provoz obvodu stabilnější.
Dvoustupňový zesilovač společného vysílače:
Níže uvedený obvod představuje dvoustupňový tranzistorový zesilovač se společným emitorovým režimem, kde se odpor R používá jako zátěž a kondenzátor C se používá jako vazební prvek mezi dvěma stupni obvodu zesilovače.
Dvoustupňový společný emitor RC spojený zesilovač
Vysvětlení obvodu:
Při vstupu AC. signál je aplikován na základnu tranzistoru 1Svatýstupeň RC vázaného zesilovače, z generátoru funkcí, je poté zesílen na výstup 1. stupně. Toto zesílené napětí je přivedeno na základnu dalšího stupně zesilovače prostřednictvím vazebního kondenzátoru Cout, kde je dále zesilováno a znovu se objevuje na výstupu druhého stupně.
Postupné stupně tedy zesilují signál a celkový zisk se zvýší na požadovanou úroveň. Mnohem vyššího zisku lze dosáhnout postupným připojením několika stupňů zesilovače.
Spojení odpor-kapacita (RC) v zesilovačích se nejčastěji používá k připojení výstupu prvního stupně ke vstupu (základně) druhého stupně atd. Tento typ vazby je nejoblíbenější, protože je levný a poskytuje konstantní zesílení v širokém rozsahu frekvencí.
Tranzistor jako zesilovače
I když víte o různých obvodech pro RC vázané zesilovače, je důležité vědět o základy tranzistorů jako zesilovače. Tři konfigurace bipolárních tranzistorů, které se běžně používají, jsou společný základní tranzistor (CB), společný emitorový tranzistor (CE) a společné kolektorové tranzistory (CE). Jiné než tranzistory, operační zesilovače lze také použít pro účely zesílení.
- Společný emitor Konfigurace se běžně používá v aplikaci audio zesilovače, protože common-emitter má zisk, který je pozitivní a také větší než jednota. V této konfiguraci je emitor připojen k zemi a má vysokou vstupní impedanci. Výstupní impedance bude střední. Většina z těchto typů aplikací tranzistorových zesilovačů se běžně používá v RF komunikace a komunikace optickými vlákny (OFC).
- Společná základní konfigurace má zisk menší než jednota. V této konfiguraci je kolektor připojen k zemi. Ve společné základní konfiguraci máme nízkou výstupní impedanci a vysokou vstupní impedanci.
- Společný sběratel konfigurace je také známá jako sledovač emitorů protože vstup aplikovaný na společný emitor se objevuje na výstupu společného kolektoru. V této konfiguraci je kolektor připojen k zemi. Má nízkou výstupní impedanci a vysokou vstupní impedanci. Má zisk téměř stejný jako jednota.
Základní parametry tranzistorového zesilovače
Před výběrem zesilovače musíme zvážit následující specifikace. Dobrý zesilovač musí mít všechny následující specifikace:
- Mělo by mít vysokou vstupní impedanci
- Mělo by mít vysokou stabilitu
- Musí mít vysokou linearitu
- Mělo by mít vysoký zisk a šířku pásma
- Musí mít vysokou účinnost
Šířka pásma:
Rozsah frekvence, kterou obvod zesilovače může správně zesílit, je známý jako šířka pásma konkrétního zesilovače. Křivka níže představuje frekvenční odezva jednostupňového RC vázaného zesilovače.
R C vázaná frekvenční odezva
Křivka, která představuje změnu zisku zesilovače s frekvencí, se nazývá křivka frekvenční odezvy. Šířka pásma se měří mezi výkony v dolní polovině a v horní polovině. Bod P1 je výkon nižší poloviny a P2 výkon vyšší poloviny. Dobrý zvukový zesilovač musí mít šířku pásma od 20 Hz do 20 kHz, protože to je frekvenční rozsah, který je slyšet.
Získat:
Zisk zesilovače je definován jako poměr výstupního výkonu k příkonu. Zisk lze vyjádřit buď v decibelech (dB), nebo v číslech. Zisk představuje, kolik je zesilovač schopen zesílit signál, který mu byl dán.
Níže uvedená rovnice představuje nárůst počtu:
G = Pout / Pin
Kde Pout je výstupní výkon zesilovače
Pin je vstupní výkon zesilovače
Níže uvedená rovnice představuje zisk v decibelech (DB):
Zisk v DB = 10log (Pout / Pin)
Zisk lze také vyjádřit napětím a proudem. Zisk napětí je poměr výstupního napětí ke vstupnímu napětí a zisk proudu je poměr výstupního proudu ke vstupnímu proudu. Rovnice pro zisk napětí a proudu je uvedena níže
Zisk napětí = výstupní napětí / vstupní napětí
Zisk proudu = výstupní proud / vstupní proud
Vysoká vstupní impedance:
Vstupní impedance je impedance, kterou nabízí obvod zesilovače, když je připojen ke zdroji napětí. Tranzistorový zesilovač musí mít vysokou vstupní impedanci, aby mu zabránil v načítání zdroje vstupního napětí. To je důvod pro vysokou impedanci zesilovače.
Hluk:
Hlukem se rozumí nežádoucí fluktuace nebo frekvence přítomné v signálu. Může to být způsobeno interakcí mezi dvěma nebo více signály přítomnými v systému, poruchami komponent, konstrukčními vadami, vnějším rušením nebo možná na základě určitých komponent použitých v obvodu zesilovače.
Linearita:
O zesilovači se říká, že je lineární, pokud existuje nějaký lineární vztah mezi vstupním výkonem a výstupním výkonem. Linearita představuje plochost zisku. Prakticky není možné získat 100% linearitu, protože zesilovače používají aktivní zařízení jako BJT, JFET nebo MOSFET, která mají tendenci ztrácet zisk na vysokých frekvencích kvůli vnitřní parazitní kapacitě. Kromě toho vstupní stejnosměrné oddělovací kondenzátory nastavují nižší mezní frekvenci.
Účinnost:
Účinnost zesilovače představuje způsob, jakým může zesilovač efektivně využívat napájecí zdroj. A také měří, kolik energie ze zdroje je výdělečně převedeno na výstupu.
Účinnost se obvykle vyjadřuje v procentech a rovnice účinnosti se udává jako (Pout / Ps) x 100. Kde Pout je výkon a Ps je výkon odebíraný z napájecího zdroje.
Tranzistorový zesilovač třídy A má 25% účinnost a poskytuje vynikající reprodukci signálu, ale účinnost je velmi nízká. Zesilovač třídy C má účinnost až 90%, ale reprodukce signálu je špatná. Třída AB stojí mezi zesilovači třídy A a třídy C, takže se běžně používá v audio zesilovač aplikace. Tento zesilovač má účinnost až 55%.
Rychlost přeběhu:
Rychlost přeběhu zesilovače je maximální rychlost změny výstupu za jednotku času. Představuje, jak rychle lze změnit výstup zesilovače v reakci na změnu vstupu.
Stabilita:
Stabilita je schopnost zesilovače odolat oscilacím. K problémům se stabilitou obvykle dochází při vysokofrekvenčních operacích, v případě zvukových zesilovačů téměř 20 kHz. Oscilace mohou mít vysokou nebo nízkou amplitudu.
Doufám, že toto základní, ale důležité téma elektronické projekty bylo pokryto dostatkem informací. Zde je pro vás jednoduchá otázka - za jakým účelem se používá běžná konfigurace kolektorů a proč?
Odpovědi dejte v sekci komentáře níže.
