Prezentare generala a amplificatoarelor electrice. Parametrii si caracteristici de baza.

Prezentare generala a amplificatoarelor electrice. Parametrii si caracteristici de baza.

Cazul particular de dirijare a energiei, prin cheltuirea a unei mici parti a ei la dirijarea energiei de cateva ori mai mare de cat ea se numeste amplificare.

Pentru aceasta e necesar ca procesul de dirijare sa fie continuu si omogen. Dispozitivul care efectueaza aceasta dirijare se numeste amplificator.

Daca energia de dirijare si cea dirijata sunt electrice atunci acest amplificator se numeste amplificator de semnale electrice. Aceste amplificatoare se utilizeaza pe larg in diverse domenii ale tehnicii.

Dupa tipul semnalelor amplificate deosebim amplificatoare de semnale armonice si amplificatoare de semnale impuls.

Dupa caracterul variatiei a semnalului amplificat in timp deosebim amplificatoare de semnale cu variatie lenta (mai sunt numite amplificatoare de curent continuu) si amplificatoare de curent alternativ, care se divizeaza la randul lor in amplificatoare de frecventa joasa, de frecventa inalta, de banda larga, selective etc.

In dependenta de caracterul si destinatia sarcinii deosebim amplificatoare de tensiune, curent, putere. O asemenea clasificare este conventionala deoarece in oricare din aceste cazuri finalmente se amplifica puterea.

In dependenta de tipul elementelor actual utilizate in amplificator, deosebim amplificatoare pe baza tuburilor electronice, pe baza elementelor semiconductoare, magnetice, optoelectronice, dielectrice etc.

Intr-un sir de cazuri amplificatoarele pot fi combinate utilizand diferite tipuri de elemente active.

Structura amplificatorului si caracteristicile lui sunt indicate in figura (a-f):

Indicatorii de baza a amplificatoarelor semnalelor electrice depind de cerintele inaintate catre ele cat si de domeniul nemijlocit de utilizare a lor.

Coeficient de transformare sau coeficient de transfer este numit raportul dintre semnalul de iesire si cel de intrare. In caz particular cand marimea semnalului de intrare si celui de iesire sunt omogene, coeficientul de transformare este numit coeficient de amplificare.

Notarea coeficientului de transformare depinde de marimea semnalului de intrare si a celui de iesire spre exemplu:

S = I_ies / U_int - coeficientul de transformare a tensiunii in curent;

W = P_ies / I_int - Coeficientul de transformare a curentului in putere.

In dependenta de caracterul unitatilor de intrare si iesire, coeficientul de amplificare poate fi:

dupa tensiune K = U_ies / U_int

dupa curent K = I_ies / I_int

dupa putere K = P_ies / P_int

In unele cazuri particulare coeficientul de amplificare este exprimat in unitati logaritmice, decibeli.

K_u = 20 lg (U_ies / U_int);

K_i = 20 lg (I_ies / I_int);

K_p = 10 lg (P_ies / P_int)

Coeficientul de amplificare dupa tensiune si curent de obicei sunt marimi complexe caracterizate de catre modul si faza. Aceasta se explica prin aceea ca unele componente ale spectrului semnalului se amplifica diferit din cauza prezentei componentelor reactive.

Raportul dintre marimea maxim admisibila a tensiunii de intrare catre marimea ei minima admisibila se numeste diapazon dinamic.

D = U_intmax / U_intmin;  D(dB) = 20 lg (U_intmax / U_intmin)

Introducerea coeficientului D care caracterizeaza diapazonul dinamic este necesara deoarece tensiunea maxima admisibila de intrare a amplificatorului este limitata de perturbarile si distorsiunile semnalului legate de iesirea punctelor statice de functionare a cascadelor de amplificare dupa limitele segmentului liniar a caracteristicii.

Tensiunea minima admisibila este limitata de obicei pe modul zgomotului propriu al amplificatorului pe fonul caruia semnalul util nu poate fi selectat. In unele cazuri ca tensiune U_intmin este considerat semnalul care produce o tensiune de iesire egala cu marimea tensiunii zgomotului amplificatorului.

In caz general rezistenta de intrare si cea de iesire sunt marimi complexe din cauza prezentei elementelor reactive in circuitul  de intrare si cel de iesire. In diapazonul de lucru al frecventelor ele sunt aproximate cu cele active.

Puterea de iesire se caracterizeaza de puterea de iesire nominala. Prin aceasta se subintelege puterea la iesirea amplificatorului lucrand cu o anumita rezistenta a sarcinii si un anumit coeficient de armonice sau de distorsiuni neliniare.

Randamentul reprezinta raportul dintre puterea de iesire cedata de catre amplificator in sarcina, catre puterea consumata de la sursa de alimentare:

= P_ies / P_0. Randamentul caracterizeaza indicatorii energetici ai amplificatorului.

Caracteristicile de transformare indica cum se transforma semnalul de intrare in dependenta de parametrii amplificatorului.

Caracteristica amplitudine-frecventa a amplificatorului este dependenta dintre modulul coeficientului de amplificare si frecventa semnalului de intrare.

Caracteristica faza-frecventa este dependenta unghiului de miscare (defazaj) a fazei intre tensiunile de intrare si iesire fata de frecventa.

Caracteristica faza-amplitudine este dependenta construita in sistemul polar de coordonate, dintre coeficientul de amplificare si defazajul amplificatorului fata de frecventa.

Caracteristica amplitudinii - dependenta valorii amplitudinii tensiunii a primei armonice a semnalului de iesire de amplitudinea tensiunii de intrare sinusoidale. 

Caracteristica de trecere este dependenta in timp a tensiunii de iesire a amplificatorului, cand la intrarea amplificatorului este aplicat un salt instantaneu.