1
Amplificatoare
Simbolul unui amplificator cu terminale distincte pentru porturile de intrare si de iesire
Amplificator cu un terminal comun(masa) pentru porturile de intrare si de iesire (CAZUL UZUAL)
Conectarea unui amplificatorintre o sursa de semnal si o rezistenta de sarcina
ein tensiun eamplificar de factorulvvA
I
Ov ==
Caracteristica de transfer a unuiamplificator liniarde tensiuneavandamplificarea AV
2
Amplificare in tensiune, in curent, in putereExprimarea in decibeli
ivII
OOp
p
I
Oi
I
Ov
AAivivA
intrare de semnal de sursa de cedata Putereasarcina de rezistenta de primita PutereaA puterein eaAmplificar
iiA curent in eaAmplificar
vvA in tesiune eaAmplificar
⋅=⋅⋅
=
==
==
==
dBAlog10A puterein Castigul
dBAlog20A curent in Castigul
dBAlog20A ein tensiun Castigul
pdBp
idBi
vdBv
==
==
==
dB20A1.0A
dB60A1000A
dB40A100A
dB20A10A
dBvv
dBvv
dBvv
dBvv
−=⇒=
=⇒=
=⇒=
=⇒=
3
Alimentarea cu energie a unui amplificator
oruluiamplificat circuitele
in caldurain lireversibi ata transformputerea Psarcina de irezistente furnizata puterea P
intrare de semnal de sursadin absorbita puterea P
PPPPalimentare de suseledin absorbita puterea IVIVP
disipata
L
I
disipataLICC
2211CC
===
+=+=+=
100PP
:LRANDAMENTU
CC
L ⋅=η
4
Saturatia iesirii amplificatorului; semnalulmaxim ce poate fi amplificat fara distorsiuni
vI
v ALv
AL +− ≤≤
5
Caracteristici de transfer neliniare; polarizare; aproximatia de semnal mic
QinI
Ov
ivo
oOO
iII
dvdvA
)t(vA)t(v)t(vV)t(v
)t(vV)t(v
=
⋅=+=+=
6
ExempluUn amplificator cu un tranzistor are caracteristica de transfer data de relatia:
.V3.0 vsi V0pentru v valabila,e1010v OIv4011
OI ≥≥−= −
Aflati limitele L+ si L- si valorile corespunzatoare ale vI. Aflati si tensiunea continua de polarizare VI care produce la iesire VO = 5V si amplificarea de tensiune corespunzatoare aceluipunct de functionare.
−==
⋅−=
=
−
=⇒=
≈−=⇒=
=
−
=⇒=
==
−
−
−+
−
−
VV196
dvdvA
e1040dvdv
V673.04010
510lnVV5V
V101010L0v
V690.04010
3.010lnvV3.0L
V673.0VvI
Ov
v4011
I
O
11
IO
11I
11
I
II
I
7
Modele pentru amplificatoare liniareAmplificatoare de tensiune
Ri = rezistenta de intrare
Ro = rezistenta de iesire
Av0 = amplificarea in tensiune in gol
oL
L
si
i0v
s
o
si
isi
oL
L0v
i
ov
oL
Li0vo
RRR
RRRA
vv
RRRvv
RRRA
vvA
RRRvAv
++=
+=
+==
+=
8
[ ]dBidBv2
1dBp
8iv
i1i
oL
i
Lp
6v
4
1i
L
i
oi
dBs
L
s
iv
s
i
i
L
s
L
AAA
)dB25.98(;109.66AAiviv
PPA
)dB25.138(;1018.8A10M1/v
100/viiA
dB4.576.743log20vv
6.743909.0818vvA
vv
vv
vv
+=
⋅====
⋅==ΩΩ
==
==
=⋅===
Ex: Amplificatoare de tensiune cu mai multe etaje in cascada
dB25.58818log20A
818AAAvvA
909.010100
1001vvA
9.90k1k10
k10100vvA
9.9k1k100
k10010vvA
909.0k100M1
M1vv
dBv
3v2v1v1i
Lv
3i
L3v
2i
3i2v
1i
2i1v
s
1i
==
===
=Ω+Ω
Ω⋅==
=Ω+Ω
Ω⋅==
=Ω+Ω
Ω⋅==
=Ω+Ω
Ω=
9
Alte tipuri de amplificatoare
Rivi Av0vi
Ro
vo
Ri
ii
Aisii Ro
io
ii
Ri Rmii
Ro
vo
Ri Gmvi Ro
io
vi
Ampl.in tensiunela gol
Amplificatorde tensiune
Transrezistentala gol
Amplificatorde trans-rezistenta
Transconductan-ta la scurtcircuit
Amplificatorde trans-conductanta
Amplificarea in curent la scurtcircuit
Amplificatorde curent
Car. idealeAmplificareaTipul ampl.
0ii
o0v
ovvA
=
=
0vi
ois
oiiA
=
=
[ ]SviG
0vi
om
o =
=
[ ]Ω==0ii
om
oivR
0RR
o
i
=∞→
∞→=
o
i
R0R
∞→∞→
o
i
RR
0R0R
o
i
==
10
Raspunsul in frecventa al amplificatoarelor
)(jv
i
ov e)(A
)j(V)j(V)j(A ωΦω=
ωω
=ω
Caracteristica de frecventa
A(jω)
A0
f0 f
A0
A(jω)
ffj fs
(a) (b)fj fs
2A0
2A0
11
A0 – 3dBA0dB
A(jω)dB
log f [Hz]fj fs10 210 1 10 3 10 4 10 51
Caracteristica de faza
12
Distorsiuni liniare
0s 0.5ms 1.0ms 1.5ms 2.0ms 2.5ms 3.0ms
TimeV(ies1)
1.0V
-1.0V
V(ies)
1.0V
-1.0V
V(in)
10mV
-10mV
* distorsiuniliniare
Date/Time run: 12/12/97 03:46:16 Temperature: 27.0
0 H 1 .0 K H 3 .0 K H 5 .0 K HF r e q u e n c y
V ( ie s 1 )
1 .0 V
0 V
V ( in )
1 0 m V
0 V
13
Distorsiuni neliniare
1 .8 0 V 2 .0 0 V 2 .2 0 VV ( in )
V ( ie s )
1 0 V
8 V
6 V
4 V
2 V
0 V
2.0ms 4.0msTime
V(ies)10V
5V
1V
0 H 1 .0 K H 2 .0 K H 3 .0 K H 4 .0 K H 5 .0 K HF req u en c yV ( ies )
8 .0 V
4 .0 V
0 V
14
Exprimarea şi reprezentareaamplificării la scară logaritmică
Rgvg vi v2 vo RLA1 A2
Avv
vv
vv
A Ao
i
o
i= = ⋅ = ⋅
22
2 1
A A AdB dB dB= +2 1
15
A 0
A (jω ) d B
lg ωω p
C a r a c te r is t ic ar ea lă
- 2 0 d B /d ec
ϕ ( ω )
l g ω1 0 ω p
C a r a c t e r i s t i c ar e a l ă
- 4 5 ° / d e c
ω pω p / 1 00
4π
−
2π
−
( )A j A
j
f
p
pp
⋅ =+ ⋅
= =
ωωω
ω
π
0
1
2 frecventa polului
( )A
A
Aj dB
dB p
dBp
pω
ω ω
ωω
ω ω≈
<<
− ⋅ >>
0
0 20
pentru
pentru log
( )ϕ ωωω
= −arctgp
16
Specificarea răspunsului la înaltă frecvenţăal tranzistorului bipolar cu joncţiuni
ibIb
+rπ-
gm⋅VbeCπ
Cµic
Ic
e
b c
β0|dB
β(jω)dB
lg ωω T
- 20 dB/dec
ω β
f T
IC
17
Specificarea răspunsului la înaltă frecvenţă al TBJ
18
Frecventa de castig unitar a TEC
19
Unilateralizarea amplificatoarelor (Teoremalui Miller)
V1 -AV⋅v1 V2
z
I1 I2
V1 -AV⋅v1 V2
I1 I2
z1 z2
(a) (b)
( )
( )
i v vZ
v a vZ
a vZ
i v vZ
aZ
v
v v
v
11 2 1 1 1
22 1
1
1
1
= − = + ⋅ =+ ⋅
= − =− +
⋅
i vZ
i vZ
a vZv
11
1
22
2
1
2
=
= = − ⋅
20
Analiza amplificatoarelor pe domenii de frecvenţă, utilizândscheme echivalente valabile pentru fiecare domeniu
21
Analiza amplificatoarelor pe domenii de frecvenţă, utilizând scheme echivalente valabile pentru fiecare
domeniu
RgRLRB1
Vg
rπ gm⋅VbeRCRB2
RE CE
Cπ
Cµ CL
Vi Vo
CB
Schema echivalenta valabila la semnal mic in tot domeniul de frecvente
22
Analiza amplificatoarelor pe domenii de frecvenţă, utilizând scheme echivalente valabile pentru fiecare
domeniu
Rg
RLRB
RoRi
vgvo
vi +rπ- gm⋅vbe
RiT
b
e
cRC
R’L
RoT
g IV
rg
mC
T
m
=
=πβ
Schema echivalenta valabila la semnal mic in banda
23
Analiza amplificatoarelor pe domenii de frecvenţă, utilizând scheme echivalente valabile pentru fiecare
domeniu
RgRLRB1|| RB2
Vg
rπ gm⋅VbeRC
RE CE
CL
Vi Vo
CB
Schema echivalenta valabila la semnal mic la joasa frecventa
24
Analiza amplificatoarelor pe domenii de frecvenţă, utilizând scheme echivalente valabile pentru fiecare
domeniu
RgRLRB1|| RB2
Vg
rπ gm⋅VbeRC
Cπ
Cµ
Vi Vo
Schema echivalenta valabila la semnal mic la inalta frecventa
25
Analiza la joasa frecventa a amplificatorului cu TEC SC
26
27
28
29
30
31