Date post: | 17-Nov-2015 |
Category: |
Documents |
Author: | georgiana-moscaliuc |
View: | 31 times |
Download: | 0 times |
Capitolul I
AMPLIFICATOARE - NOTIUNI GENERALE
1
Capitolul I
AMPLIFICATOARE - NOIUNI GENERALE
1.1. Definiie
1.2. Parametri electrici
1.3. Caracteristicile amplificatorului
1.4. Banda amplificatorului
1.5. Distorsiuni
1.6. Zgomotul n amplificatoare
1.7. Clase de funcionare
1.8. Clasificarea amplificatoarelor
1.9. Amplificatoare ideale
1.1. Definiie
Amplificatorul lucreaz in gol
RL
g
g2
g
P =V
RP
V
Roo
L
2
Generatorul de semnal
Fig. 1.1a
CEF
1.1. Definiie
Fig. 1.1b
CEF
Echivalena serie
(Thevenin)
Echivalena paralel
(Norton)
Rg
Rg
gV
gI
R
VI
g
g
g
CEF
Capitolul I
AMPLIFICATOARE - NOIUNI GENERALE
1.1. Definiie
1.2. Parametri electrici
1.3. Caracteristicile amplificatorului
1.4. Banda amplificatorului
1.5. Distorsiuni
1.6. Zgomotul n amplificatoare
1.7. Clase de funcionare
1.8. Clasificarea amplificatoarelor
1.9. Amplificatoare ideale
1.2. Parametri electrici
Impedana de intrare (1.1a) i
i
i
Z =V
I
Impedana de ieire (1.2a)
Amplificarea de tensiune (1.3a)
Amplificarea de tensiune (1.4a)
raportat la generator
0Vo
oo
g
I
V=Z
vo
i
A =V
V
AV
Vvo
g,g
CEF
1.2. Parametri electrici
Amplificarea de curent (1.5a)
io
i
A =I
I
Amplificarea de curent (1.6a)
raportat la generator
Amplificarea transimpedan (1.7a)
Amplificarea transimpedan (1.8a)
raportat la generator
AI
Ii go
g,
zo
i
A =V
I
AV
Iz,go
g
CEF
1.2. Parametri electrici
Amplificarea transadmitan (1.9a)
Amplificarea transadmitan (1.10a)
raportat la generator
Amplificarea de putere (1.12a)
raportat la generator
Amplificarea de putere (1.11a)
y o
i
A =I
V
AI
y,go
Vg
p o
i
=AP
P
A =PPp
o
g,g
CEF
1.2. Parametri electrici
Comentarii
Amplificatorul contine si elemente reactive trebuie folosii
fazori.
- valoarea efectiv a tensiunii de ieire
- faza tensiunii de ieire
jexpVV oo
oV
tsinV2tv oo
Puterea este o mrime real, pozitiv
P Re V I Re V VR
ReV
R
V
Ro o o o
o
L
o2
L
o2
L
CEF
1.2. Parametri electrici
A nu se confunda
RV
ILo
o
cu 0Vo
oo
g
I
VZ
Amplificarea / ctigul n decibeli dB
Ctigul de tensiune
(1.13a)
Ctigul de curent
(1.13b)
Ctigul de putere
(1.13c)
vo
ivG = 20 lg
V
V= 20 lg|A |
po
ipG = 10 lg
P
P= 10 lgA
io
iiG = 20 lg
I
I= 20 lg|A |
CEF
1.2. Parametri electrici
Amplificator in band
Elementele reactive sunt neglijabile.
0vo
oo
g
i
v=R
vo
i
A =v
v
A =vv
=vv
vv
= AR
R + Rv go
g
o
i
i
gv
i
i g,
(1.1b)
(1.2b)
(1.3b)
(1.4b)
Rv
iii
i
CEF
Se utilizeaz valori instantanee. Relatiile (1.1.a) - (1.12.a) devin :
1.2. Parametri electrici
io
i
o
o
o
i
i
i Lv i v
i
LA =
i
i=
i
v
v
v
v
i=
1
RA R = A
R
R
R+R
R
R
RA=
i
i
i
i=
i
i=A
gi
g
L
iv
g
i
i
o
g
og,i
zo
i
o
i
i
iv iA =
vi
=vv
vi
= A R
givg
g
g
i
i
o
g
og,z R||RA
i
v
v
v
v
v
i
vA
(1.5b)
(1.6b)
(1.7b)
(1.8b)
CEF
1.2. Parametri electrici
RA=
v
v
v
i=
v
i=
L
v
i
o
o
o
i
o
y
1A
R|=AA=|
P
P=
L
i2
viv
i
o
p
RAA
(1.9b)
(1.10b)
(1.11b)
(1.12b)
R+R
R
R
1A=
v
v
v
v
v
i=
v
i=A
gi
i
Lv
g
i
i
o
o
o
g
og,y
L
gi2v
g
og,p
R
R||RA
P
PA
CEF
1.2. Parametri electrici
AARZRZooii
; 0 ; 0
g,ppg,ig,viv A,A,A,A,A,A sunt adimensionale
A Ay y g, ,se exprim n iar se exprim n 1
Relaiile (6.4b) - (6.12b) se deduc pe baza ecuaiilor
Lo
o
R =v
i- i
v
Rgg
g
ii
i
R =v
i
R+R
R=
v
v
gi
i
g
i
gi
g
g
i
RR
R
i
i
A Az z g, ,
Dac se cunosc etc,...A,AA,R,R,Rigv,vLgi
CEF
CEF
Capitolul I
AMPLIFICATOARE - NOIUNI GENERALE
1.1. Definiie
1.2. Parametri electrici
1.3. Caracteristicile amplificatorului
1.4. Banda amplificatorului
1.5. Distorsiuni
1.6. Zgomotul n amplificatoare
1.7. Clase de funcionare
1.8. Clasificarea amplificatoarelor
1.9. Amplificatoare ideale
1.3. Caracteristicile amplificatorului
Caracteristicile amplificatorului sunt :
, >1
Liniaritate
Unidirectionalitate
Stabilitate
Factor de zgomot redus
Insensibilitate la zgomotul extern
Banda optima.
CEF
g,pA Ap
CEF
Capitolul I
AMPLIFICATOARE - NOIUNI GENERALE
1.1. Definiie
1.2. Parametri electrici
1.3. Caracteristicile amplificatorului
1.4. Banda amplificatorului
1.5. Distorsiuni
1.6. Zgomotul n amplificatoare
1.7. Clase de funcionare
1.8. Clasificarea amplificatoarelor
1.9. Amplificatoare ideale
1.4. Banda amplificatorului
CEF
Fig. 1.4
Banda = f fs j
2
1=
P
P
)fsf(
ff0,o
o
j
2
1
A
A
0g,v
g,v 3dB=
2
1lg20=
A
Alg20
g0v,
g,v
La fs (fj) puterea la iesire scade de 2 ori, iar amplificarea cu 3dB.
CEF
Capitolul I
AMPLIFICATOARE - NOIUNI GENERALE
1.1. Definiie
1.2. Parametri electrici
1.3. Caracteristicile amplificatorului
1.4. Banda amplificatorului
1.5. Distorsiuni
1.6. Zgomotul n amplificatoare
1.7. Clase de funcionare
1.8. Clasificarea amplificatoarelor
1.9. Amplificatoare ideale
1.5. Distorsiuni
1.5.1. Distorsiuni liniare
CEF
Sunt introduse de elementele reactive ale amplificatorului
)+(tcosV2=)+tcos(V2=(t)v kg,kkg,n
1=kkg,kkg,
n
1=kg
)++(tcosV2=(t)v ka,kg,kko,n
1=ko
k
k,gk,g
k
k,ak,a
i
a,k a,k/ - defazajele/ntrzierile introduse de amplificator.
1.5. Distorsiuni
Distorsiuni de amplitudine cu frecvena
Amplificarea variaz cu frecvena
CEF
o,k
g,k
o,k+1
g,k+1
o,k+2
g,k+2
V
V
V
V
V
V...
Intrzierea este constant cu frecvena
1k
1+ka,1+ka,
k
ka,ka,
Fig. 1.5a
1.5. Distorsiuni
CEF
o,k
g,k
o,k+1
g,k+1
V
V=
V
V= const. a,k a,k+1 a,k+2 ...
Distorsiuni de faz cu frecvena
Fig. 1.5b
a 0(a) -
a f~ ~(b) -
a real (c) -
1.5. Distorsiuni
1.5.2. Distorsiuni neliniare
CEF
Sunt introduse de elementele active ale amplificatorului
Distorsiuni armonice
v 2V cos tg g
o g oo
gg
2o
g2 g
2o 1 g 2 g
2v (v ) = v (0) +vv
v +12!
v
vv +...= v (0) + a v + a v +...
v (t) V cosk to o,kk 0
Vo,1V , V ...o,2 o,3
- fundamentala
- armonici
V
V
V
V=
o,1
2ko,
2=k
2ko,
1=k
2ko,
2=k
factorul de distorsiuni
1.5. Distorsiuni
Distorsiuni de intermodulaie
CEF
tcosVtcosV2tv 2g,21g,1g
1k 1n21nk,oo nkcosVtv
CEF
Capitolul I
AMPLIFICATOARE - NOIUNI GENERALE
1.1. Definiie
1.2. Parametri electrici
1.3. Caracteristicile amplificatorului
1.4. Banda amplificatorului
1.5. Distorsiuni
1.6. Zgomotul n amplificatoare
1.7. Clase de funcionare
1.8. Clasificarea amplificatoarelor
1.9. Amplificatoare ideale
1.6. Zgomotul n amplificatoare
CEF
2Z
2Z V/I - curent / tensiune de zgomot (valoare medie patratic)
1.6.1. Surse de zgomot
Brumul de reea
Radiaii electromagnetice
Surse externe
1.6. Zgomotul n amplificatoare
CEF
Surse interne
Elemente pasive - zgomot termic
R
fTk4I , RfTk4V
2Z
2Z
Elemente active
Zgomot termic - datorat zonelor neutre rezistive din dispozitiv
Zgomot de alice - datorat naturii discontinue a curentului electric
Zgomot 1/f - se manifest la frecvene joase
fIq2I2Z
2zV
f
1 ~
1.6. Zgomotul n amplificatoare
CEF
Tensiunea de zgomot la ieire - z,oV
1.6.2. Parametrii de zgomot
Tensiunea echivalen de zgomot la intrare
|A|
V=V
v
zo,zi,
1.6. Zgomotul n amplificatoare
s,is,o
z,iz,oz
PP
PP=F
P Po s i s, ,/
P Po z i z, ,/
CEF
Factorul de zgomot
- puterea semnalului util la ieire / intrare
s,is,o
z,i"
z,o
s,is,o
z,i"
z,o
s,is,o
z,i'
z,oz
PP
PP1
PP
PP
PP
PP=F
- puterea de zgomot la iesire / intrare
pentru c : P P Po z o z o z, ,'
,"
P
P
P
PA
o z
i z
o s
i sp
,'
,
,
,
1.6. Zgomotul n amplificatoare
CEF
Raportul semnal util-zgomot la ieire
S
Z[dB] = 10 lg
P
P= 20 lg
V
Vo
o,s
o,z
o,s
o,z
o,zo,z2
LP =
V
R,
o,so,s2
LP =
V
R
Raportul semnal util-zgomot la intrare
S
Z
i
i,s
i,z
i,s
i,z
[dB] = 10 lgP
P= 20 lg
V
V
CEF
Capitolul I
AMPLIFICATOARE - NOIUNI GENERALE
1.1. Definiie
1.2. Parametri electrici
1.3. Caracteristicile amplificatorului
1.4. Banda amplificatorului
1.5. Distorsiuni
1.6. Zgomotul n amplificatoare
1.7. Clase de funcionare
1.8. Clasificarea amplificatoarelor
1.9. Amplificatoare ideale
1.7. Clase de funcionare
CEF
c - semiunghiul de conducie
i I I tB B b sin
i I I tC C c sin
Funcionare n clasa A
c
Fig. 1.7a
{
1.7. Clase de funcionare
c 2
2 c
CEF
Funcionare n clasa B iC=FiB
Funcionare n clasa AB
Funcionare n clasa C c < 2
iB
iC
Fig. 1.7b
1.7. Clase de funcionare
Comentarii
Micorarea lui marete randamentul dar si distorsiunile.
Amplificatorul in clasa A are distorsiuni si randament minime.
CEF
CEF
Capitolul I
AMPLIFICATOARE - NOIUNI GENERALE
1.1. Definiie
1.2. Parametri electrici
1.3. Caracteristicile amplificatorului
1.4. Banda amplificatorului
1.5. Distorsiuni
1.6. Zgomotul n amplificatoare
1.7. Clase de funcionare
1.8. Clasificarea amplificatoarelor
1.9. Amplificatoare ideale
1.8. Clasificarea amplificatoarelor
Dup domeniul de frecven al benzii
de audiofrecven : zeci Hz - 20 kHz
de radiofrecven : zeci MHz - sute MHz
de videofrecven : Hz - 30 MHz.
CEF
Dup limea benzii
de band larg
de band ngust
selective, cu band redus in jurul unei frecvene.
Dup mrimea semnalului de intrare de semnal mic
de semnal mare
de putere.
CEF
Capitolul I
AMPLIFICATOARE - NOIUNI GENERALE
1.1. Definiie
1.2. Parametri electrici
1.3. Caracteristicile amplificatorului
1.4. Banda amplificatorului
1.5. Distorsiuni
1.6. Zgomotul n amplificatoare
1.7. Clase de funcionare
1.8. Clasificarea amplificatoarelor
1.9. Amplificatoare ideale
1.9. Amplificatoare ideale
Observaie
Ctigul amplificatorului este independent de rezistena generatorului,
Rg si respectiv de sarcina, RL.
CEF
1.9.1. Amplificatorul de curent
Fig. 1.9a
iRv iii vR
1+iA=i o
o
i0,io
1.9. Amplificatoare ideale
Rezistena de intrare, cu ieirea n scurtcircuit
CEF
0vi
ii
o
i
v=R
Rezistena de ieire, cu intrarea n gol
0io
oo
i
i
v=R
i ig
g i
gi =R
R + Ri , o
o
o L
i ii =R
R + RA i,0
)0R(0vi
o0,i
L
oi
i=A
Amplificarea de curent, cu ieirea n scurtcircuit
1.9. Amplificatoare ideale
Amplificarea de curent, raportat la generator
CEF
i go
g
g
g i
o
o L
iA =i
i=
R
R + R
R
R + RA, ,0
A Ai g i, , 0 const, dac (1.14a) {
1.9. Amplificatoare ideale
1.9.2. Amplificatorul de tensiune
CEF
Fig. 1.9b
R
vi
i
ii
o v i o ov = A v + R i,
1.9. Amplificatoare ideale
Amplificarea n tensiune cu ieirea in gol
CEF
0ii
o,v
o
v
v=A
Rezistena de intrare cu ieirea in gol
0ii
ii
o
i
v=R
i
Rezistena de ieire, cu intrarea in scurtcircuit
0vo
oo
i
i
v=R
ii
i ggv =
RR + R
v oL
L ov iv =
RR + R
A v,
1.9. Amplificatoare ideale
CEF
Amplificarea de curent, raportat la generator
v go
g
i
i g
L
L ovA =
vv
=R
R + RR
R + RA, ,
A Av g v, , const, dac {
(1.14b)
1.9. Amplificatoare ideale
1.9.3. Amplificatorul transimpedan
CEF
A A constz g z, , . , dac {
{
(1.14c)
1.9.4. Amplificatorul transadmitan
.constAA 0,yg,y , dac (1.14d)
1.9. Amplificatoare ideale
Precizri :
n toate situaiile s-a considerat c generatorul ofer semnal cu
frecvena n banda amplificatorului; Ri si Ro sunt reale.
Pentru fiecare din amplificatoarele discutate se pot utiliza oricare
parametri de cuadripol : y, z, h sau g.
CEF