Amplificator electronic

Etapă de amplificare - o treaptă de amplificare care conține unul sau mai multe elemente de amplificare, circuite de sarcină și conexiuni cu etapele anterioare sau ulterioare.

Ca elemente de amplificare, se folosesc de obicei tuburi electronice sau tranzistoare (bipolare, cu efect de câmp), iar în unele cazuri pot fi utilizate și dispozitive bipolare , de exemplu, diode tunel (se folosește proprietatea rezistenței negative), etc. Elemente de amplificare semiconductoare (și uneori cele cu vid) pot fi nu numai discrete (separate), ci și integrate (ca parte a microcircuitelor ), adesea un amplificator complet terminat este implementat într-un microcircuit.

În funcție de modul în care este pornit elementul de amplificare, există cascade cu o bază comună, un emițător comun , un colector comun ( emițător follower ) (pentru un tranzistor bipolar), cu o poartă comună, o sursă comună, un dren comun ( follower sursă) (pentru un tranzistor cu efect de câmp) și cu o rețea comună, catod comun, anod comun (pentru lămpi)

• Cascada cu un emițător comun (sursă, catod) - cel mai comun mod de a porni, vă permite să amplificați semnalul pentru curent și tensiune în același timp, schimbă faza cu 180 °, adică este inversată.
• O cascadă cu o bază comună (poartă, grilă) - amplifică numai în tensiune, este rar folosită, este cea mai mare frecvență, nu schimbă faza.
• Cascada cu un colector comun (dren, anod) - numit și adept (emițător, sursă, catod), amplifică curentul, lăsând tensiunea semnalului egală cu cea originală . Folosit ca amplificator tampon . Proprietățile importante ale repetorului sunt impedanța de intrare mare și impedanța de ieșire scăzută , nu defazează.
• O cascadă cu sarcină distribuită este o cascadă care ocupă o poziție intermediară între un circuit de comutare cu un emițător comun și un colector comun. Ca variantă a etajului cu sarcină distribuită, treapta de ieșire a amplificatorului de putere este „cu două suspensii”. Proprietățile importante sunt un câștig fix de tensiune stabilit de elementele circuitului și o distorsiune neliniară scăzută. Semnalul de ieșire este diferențial.

Amplificator Cascode  - un amplificator care conține două elemente active, primul dintre care este conectat conform unui circuit emițător comun (sursă, catod), iar al doilea - conform unui circuit de bază comun (poartă, grilă). Amplificatorul Cascode are stabilitate ridicată și capacitate de intrare scăzută . Denumirea amplificatorului provine din sintagma „CASCade prin cathODE” ( ing.  CASCade to cathODE ) [2]

Etapele de amplificare pot fi cu un singur ciclu și push-pull.

• Un amplificator cu un singur capăt este un amplificator în care semnalul de intrare este introdus în circuitul de intrare al unui element de amplificare sau al unui grup de elemente conectate în paralel.
• Un amplificator push-pull  este un amplificator în care semnalul de intrare este alimentat simultan la circuitele de intrare a două elemente de amplificare sau două grupuri de elemente de amplificare conectate în paralel, cu o defazare de 180 °.

Moduri (clase) de etape de amplificare puternice

Caracteristicile alegerii modului de cascade puternice sunt asociate cu sarcinile de creștere a eficienței sursei de alimentare și de reducere a distorsiunilor neliniare. În funcție de metoda de plasare a punctului inițial de funcționare al dispozitivului de amplificare pe caracteristicile statice și dinamice, se disting următoarele moduri de amplificare

• Modul A

• Modul B

• Modul B, cascadă push-pull

• Modul C

• Unghiuri de tăiere a semi-undă a semnalului în diferite moduri

Clasificare

Amplificatoare analogice și amplificatoare digitale

• În amplificatoarele analogice, semnalul de intrare analogic fără conversie digitală este amplificat de treptele amplificatoarelor analogice. Semnalul analogic de ieșire fără conversie digitală este alimentat la o sarcină analogică.
• În amplificatoarele digitale, după amplificarea analogică a semnalului analog de intrare prin trepte de amplificare analogice la o valoare suficientă pentru conversia analog-digitală printr-un convertor analog-digital (ADC, ADC), o conversie analog-digitală a unui valoarea analogică (tensiune) într-o valoare digitală apare - un număr (cod) , corespunzător valorii tensiunii semnalului analogic de intrare. O valoare digitală (număr, cod) este fie alimentată direct printr-un etaj de amplificare de control al tamponului la un actuator de ieșire digitală, fie alimentată la un convertor puternic digital-analogic (DAC, DAC), al cărui semnal puternic de ieșire analogic este alimentat la un analog analog. actuator de ieșire.

Tipuri de amplificatoare pe baza elementului

• Amplificator cu supapă ( ing.  Amplificator cu supapă ) ​​- un amplificator, ale cărui elemente de amplificare sunt tuburi cu vid
• Un amplificator cu semiconductor este un amplificator ale cărui elemente de amplificare sunt dispozitive semiconductoare (tranzistoare, microcircuite etc.)
• Amplificator hibrid - un amplificator, parte din cascadele care sunt asamblate pe lămpi, parte - pe semiconductori
• Un amplificator cuantic  este un dispozitiv pentru amplificarea undelor electromagnetice prin emisia stimulată de atomi, molecule sau ioni excitați.

Tipuri de amplificatoare după intervalul de frecvență

• Amplificator DC (UPT) - un amplificator de tensiuni sau curenți de intrare, a cărui frecvență de tăiere inferioară este egală cu zero. Se aplică în echipamente automate , măsurători și inginerie computerizată analogică .
• Amplificator de joasă frecvență (ULF, amplificator de frecvență audio, UZCH) - un amplificator conceput pentru a funcționa în domeniul de frecvență audio (uneori și partea inferioară a ultrasunetelor, până la 200 kHz). Este folosit în principal în tehnica de înregistrare a sunetului, reproducere a sunetului, precum și în automatizare, măsurare și calcul analogic.
• Amplificator de înaltă frecvență (UHF, amplificator de radiofrecvență, URF) - amplificator de semnal la frecvențe radio. Este utilizat în principal în receptoare radio și transmițătoare radio în comunicații radio , transmisii radio și televiziune, radar , radionavigație și radioastronomie , precum și în tehnologia de măsurare și automatizare.
• Amplificator de impulsuri - un amplificator conceput pentru a amplifica impulsurile de curent sau de tensiune cu o distorsiune minimă a formei lor. Semnalul de intrare se schimbă atât de rapid încât tranzitorii din amplificator sunt decisivi în găsirea formei de undă de ieșire. Caracteristica principală este caracteristica de transfer de impuls a amplificatorului. Amplificatoarele de comutare au o lățime de bandă foarte mare: frecvența de tăiere superioară este de câteva sute de kiloherți - câțiva megaherți, frecvența de tăiere inferioară este de obicei de la zero herți, dar uneori de la câteva zeci de herți, caz în care componenta constantă la ieșirea amplificatorului este restabilită artificial. Pentru a reproduce cu acuratețe forma pulsului, amplificatoarele trebuie să aibă o distorsiune de fază și dinamică foarte scăzută. Deoarece, de regulă, tensiunea de intrare în astfel de amplificatoare este preluată de la modulatoarele de lățime a impulsurilor (PWM), a căror putere de ieșire este de zeci de miliwați , trebuie să aibă un câștig de putere foarte mare. Sunt utilizate în aparatele cu impulsuri ale radarului, radionavigației, automatizărilor și echipamentelor de măsurare.

Tipuri de amplificatoare după banda de frecvență

• Amplificator de bandă largă (aperiodic) - un amplificator care oferă același câștig pe o gamă largă de frecvențe
• Amplificator bandpass - un amplificator care funcționează la o frecvență medie fixă ​​a spectrului de semnal și amplifică aproximativ în mod egal semnalul într-o anumită bandă de frecvență
• Amplificator selectiv - un amplificator al cărui câștig este maxim într-un interval de frecvență îngust și minim dincolo de acesta.

Tipuri de amplificatoare după tipul de sarcină

• cu rezistiv;
• cu capacitiv;
• cu inductiv;
• cu rezonanta;
• cu transformator de iesire ;
• cu sarcină activă [3] .

Tipuri speciale de amplificatoare

• Un amplificator diferențial  este un amplificator a cărui ieșire este proporțională cu diferența dintre două intrări, are două intrări și, de obicei, o ieșire echilibrată.
• Un amplificator operațional  este un amplificator DC cu mai multe trepte, cu câștig și impedanță de intrare mare , intrare diferențială și ieșire cu un singur capăt cu impedanță de ieșire scăzută, conceput pentru a funcționa în dispozitive cu feedback negativ profund.
• Amplificator de instrumentare  - Proiectat pentru aplicații care necesită amplificare de precizie cu fidelitate ridicată a semnalului
• Amplificator de scară - un amplificator care modifică nivelul unui semnal analogic într-un anumit număr de ori cu o precizie ridicată
• Un amplificator logaritmic  este un amplificator al cărui semnal de ieșire este aproximativ proporțional cu logaritmul semnalului de intrare.
• Amplificator patratic - un amplificator al cărui semnal de ieșire este aproximativ proporțional cu pătratul semnalului de intrare
• Un amplificator integrator este un amplificator al cărui semnal de ieșire este proporțional cu integrala semnalului de intrare.
• Amplificator inversor - un amplificator care schimbă faza unui semnal armonic cu 180 ° sau polaritatea unui semnal de impuls la opus ( invertor )
• Amplificator parafazat (inversat de fază) - un amplificator folosit pentru a forma două tensiuni anti-fază
• Amplificator cu zgomot scăzut - un amplificator în care se iau măsuri speciale pentru a reduce nivelul de zgomot intrinsec care poate masca semnalul slab care este amplificat
• Un amplificator de izolare este un amplificator în care circuitele de intrare și de ieșire sunt izolate galvanic. Servește pentru a proteja împotriva tensiunii înalte care poate fi aplicată circuitelor de intrare și pentru a proteja împotriva interferențelor care se propagă de-a lungul circuitelor de masă

Unele tipuri funcționale de amplificatoare

• Preamplificator (preamplificator) - un amplificator conceput pentru a amplifica semnalul la valoarea necesară pentru funcționarea normală a amplificatorului final.
• Amplificator terminal (amplificator de putere) - un amplificator care asigură, sub o anumită sarcină externă, amplificarea puterii oscilațiilor electromagnetice la o valoare predeterminată.
• Amplificator de frecvență intermediară (IFA) - un amplificator de semnal în bandă îngustă de o anumită frecvență (456 kHz, 465 kHz, 4 MHz, 5,5 MHz, 6,5 MHz, 10,7 MHz etc.) provenit de la convertorul de frecvență radio .
• Un amplificator rezonant  este un amplificator de semnale cu un spectru de frecvență îngust care se află în lățimea de bandă a circuitului rezonant , care este sarcina acestuia.
• Un amplificator video este un amplificator de impulsuri conceput pentru a amplifica impulsuri video de formă complexă ( vezi semnal video ), cu o compoziție spectrală largă. În ciuda numelui, este folosit nu numai în tehnologia video și televiziune, ci și în radar, procesarea semnalului de la diverse detectoare , modemuri etc. Caracteristica principală a acestui amplificator este funcționarea sa până la 0 Hz (curent continuu). De asemenea, un semnal din acest spectru se numește de obicei semnal video, chiar dacă nu are nicio legătură cu transmisia imaginii.
• Amplificator de înregistrare magnetică - un amplificator încărcat pe un cap de înregistrare magnetic .
• Amplificator de reproducere - un amplificator cu zgomot redus al semnalelor electrice care provin de la capul magnetic de reproducere al unui magnetofon , al unui video recorder , al unei unități de dischetă , al hard diskului sau dintr-o fotodiodă în sistemele de redare a semnalogramelor optice ( sistem de citire a sunetului cu proiector de film , discuri optice ). ). Ca și amplificatorul de înregistrare, acesta conține circuite de corecție a frecvenței pentru a asigura liniaritatea maximă posibilă a răspunsului în frecvență al căii de înregistrare-redare.
• Amplificator de microfon - amplifică semnalele electrice ale frecvențelor audio care provin de la un microfon până la o valoare la care pot fi procesate și reglate. Amplificatoarele profesionale pentru microfon au o intrare diferențială ( conexiune echilibrată , conectori XLR ) pentru a reduce interferențele și interferențele.
• Amplificator-corector (amplificator de corecție) este un dispozitiv electronic pentru modificarea parametrilor unui semnal video sau audio. Un corector de semnal video, de exemplu, face posibilă reglarea saturației culorii, a tonului de culoare, a luminozității, a contrastului și a rezoluției, un amplificator de corectare a semnalului audio este proiectat pentru a amplifica și corecta semnalele de la captarea unui recorder de gramofon ( vezi Egalizator fono ). , exista si alte tipuri de amplificatoare corectoare .

Amplificatoarele ca dispozitive independente

• Amplificatoare de frecvență audio
  • Amplificatoare de frecvență audio pentru sisteme de difuzare cu fir.
  • Amplificatoare de frecvență audio pentru sunetul în spații deschise și închise.
  • Amplificatoare de frecvență audio de uz casnic. În acest grup de dispozitive, cea mai mare fidelitate Hi-Fi și cea mai înaltă fidelitate amplificatoare High-end sunt de cel mai mare interes . Există amplificatoare preliminare, terminale (amplificatoare de putere) și complete, combinând proprietățile celor preliminare și terminale.
• Amplificatoarele de instrumentare  sunt proiectate pentru a amplifica semnalele în scopuri de măsurare.
  • Amplificatoarele de biopotențial  sunt un tip de amplificatoare de măsurare utilizate în electrofiziologie .
• Amplificatoare de antenă - concepute pentru a amplifica semnale slabe de la antenă înainte de a le alimenta la intrarea receptorului radio , există amplificatoare bidirecționale (pentru dispozitive transceiver), de asemenea, amplifică semnalul care vine de la etapa finală a transmițătorului către antenă. Amplificatorul de antenă este de obicei instalat direct pe antenă sau aproape de aceasta.

• Lampa ULF

• preamplificator

• Hi-Fi ULF McIntosh MA6800

• Amplificator de putere Aleph 3

Parametrii principali normalizați

• Gama de frecvente
• Câştig
• Neuniformitatea răspunsului în frecvență
• Sensibilitate
• Nivel de zgomot
• THD
• Impedanta de intrare
• impedanta de iesire
• Tensiune maximă de ieșire
• Putere maximă de ieșire

Vezi și

• Generator de semnal
• Criteriul de stabilitate Nyquist-Mikhailov
• Utilizarea amplificatoarelor operaționale

Note

1. ↑ Mitrofanov O. V., Simonov B. M., Koledov L. A. Fundamentele fizice pentru funcționarea produselor microelectronice // M. Higher School. - 1987. - P. 110
2. ^ Hickman, RW și Hunt, FV, „On Electronic Voltage Stabilizers”, Review of Scientific Instruments , voi. 10, p. 6-21 (ianuarie 1939)
3. ↑ Pentru detalii, vezi, de exemplu, articolul Current Mirror , Operational Amplifier 741#Differential Input Stage .

Literatură

• Simonov Yu. L. Amplificatoare de frecvență intermediară. - M .: Radio sovietică, 1973
• Bukreev S.S. Amplificatoare cu tranzistori de joasă frecvență cu feedback. - M .: Radio sovietică, 1972
• Voishvillo GV Dispozitive de amplificare: manual pentru universități. a 2-a ed. - M .: Radio și comunicare. 1983
• Manual de dispozitive electronice: Vol. 1 / Ed. D. P. Linde - M .: Energy, 1978
• Amplificatoare electronice Ramm G.S.
• Shamshin V. G. Istoria mijloacelor tehnice de comunicare, 2003.
• Kuleshov V.N., Udalov N.N., Bogachev V.M. si altele.Generarea de oscilatii si formarea semnalelor radio. - M. : MPEI, 2008. - 416 p. - ISBN 978-5-383-00224-7 .

• GOST 23849-87. Echipamentul este radio-electronic casnic. Metode de măsurare a parametrilor electrici ai amplificatoarelor de semnal audio.
• GOST 24388-88. Amplificatoarele de semnale de frecvență sonoră sunt de uz casnic. Specificații generale.
• GOST 29180-91. Compatibilitatea mijloacelor tehnice este electromagnetică. Dispozitive cu microunde. Amplificatoarele sunt cu zgomot redus. Parametri și caracteristici. Metode de măsurare.
• OST4-203.007-84. Echipamente de sonorizare pentru spatii deschise si inchise. Amplificatoare de frecvență audio. Specificații generale.
• OST45-138-99. Amplificatoare terminale audio pentru posturi de radiodifuziune prin fir. Parametrii principali. Metode de măsurare.
• IEC 60527(1975). amplificatoare DC. Caracteristici și metode de testare.
• IEC 60581-6(1979). Echipamente acustice și sisteme de reproducere de înaltă fidelitate (Hi-Fi). Cerințe minime pentru parametri. Partea 6. Amplificatoare.
• IEC 61305-3(1995). Echipamente audio si sisteme audio de inalta fidelitate pentru uz casnic. Metode de măsurare și stabilire a caracteristicilor de performanță. Partea 3: Amplificatoare.
• IEC 60268-3(2000). Echipament sistem de sunet. Partea 3. Amplificatoare.

Link -uri

• Amplificatoare de înaltă generație de nouă generație
• Amplificator antenă VHF
• Amplificatoare electronice