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