Што е засилувач? Вовед во засилувачот

Засилувач е електронски уред или коло што се користи за зголемување на големината на сигналот применет на неговиот влез

Засилувач е генерички термин што се користи за да се опише коло кое произведува и зголемена верзија на неговиот влезен сигнал. Сепак, не сите коло засилувачи се исти како што се класифицирани според нивните конфигурации на колото и режимите на работа.

Во „Електроника“, малите засилувачи на сигнали најчесто се користат уреди, бидејќи тие имаат можност да засилат релативно мал влезен сигнал, на пример од сензор како што е фото-уред, во многу поголем излезен сигнал за да возат реле, ламба или звучникот на пример.

Постојат многу форми на електронски кола класифицирани како засилувачи, од оперативни засилувачи и мали засилувачи на сигнали до големи засилувачи на сигнали и моќ. 

Класификацијата на засилувачот зависи од големината на сигналот, голема или мала, неговата физичка конфигурација и како го обработува влезниот сигнал, тоа е врската помеѓу влезниот сигнал и струјата што тече во товарот.

Видот или класификацијата на Засилувачот е даден во следната табела.

Класификација на засилувач на сигнал

Засилувачите може да се сметаат како едноставна кутија или блок што содржи уред за засилување, како што се Биполарен транзистор, поле за ефект на транзистор или оперативен засилувач, кој има два влезни терминали и две излезни терминали (земјата е вообичаена) со излезен сигнал да биде многу поголем од оној на влезниот сигнал како што е „Засилен“.

Идеален засилувач на сигнал ќе има три главни својства: Отпорност на влез или (RIN), Отпорност на излез или (ROUT) и секако засилување познато попознато како Gain или (A). Без оглед колку е комплицирано засилувачкото коло, генералниот модел на засилувач сè уште може да се користи за да се покаже врската на овие три својства.

Идеален модел на засилувач

Засилената разлика помеѓу влезните и излезните сигнали е позната како Добивка на засилувачот. Добивката е во основа мерка колку засилувачот го „засилува“ влезниот сигнал. 

На пример, ако имаме влезен сигнал од 1 волт и излез од 50 волти, тогаш добивката на засилувачот би била „50“. Со други зборови, влезниот сигнал е зголемен за фактор од 50. Ова зголемување се нарекува Добивка.

Добивката на засилувачот е едноставно односот на излезот поделен со влезот. Гаин нема единици како нејзин сооднос, но во електрониката најчесто се добива симболот „А“, за засилување. Тогаш, добивката на засилувачот едноставно се пресметува како „излезен сигнал поделен со влезниот сигнал“.

Добие засилувач

Воведувањето во добивката на засилувачот може да се каже дека е врската што постои помеѓу сигналот измерен на излезот со сигналот измерен на влезот. 

Постојат три различни видови на добивка на засилувачот што можат да се мерат и тоа се: Напон на напон (Av), Тековна добивка (Аи) и Добивка на моќност (Ап) во зависност од количината што се мери со примери на овие различни типови добивки се дадени подолу. .

Засилувач Добивка на влезниот сигнал

Добијте засилувач на напон

Тековен засилувач се добие

Добивка на засилувач на моќност

Забележете дека за добивката моќност, исто така, можете да ја поделите моќноста добиена на излезот со моќноста добиена на влезот. Исто така, при пресметување на добивката на засилувач, претплатите v, i и p се користат за означување на видот на стекнување на сигнал што се користи.

Зголемувањето на моќноста (Ap) или нивото на моќност на засилувачот, исто така, може да се изрази во Decibels, (dB). Бел (Б) е логаритамска единица (база 10) на мерење што нема единици. 

Бидејќи Бел е преголем дел од мерките, тој е префиксиран со deci што го прави Дебибел наместо тоа со една децибела да биде една десетина (1/10-ти) од Bel. За да се пресмета добивката на засилувачот во Decibels или dB, можеме да ги користиме следниве изрази.

Добивка на напон во dB: av = 20 * дневник (Av)

Тековна добивка во dB: ai = 20 * дневник (Ai)

Добивка на енергија во dB: ap = 10 * дневник (Ap)

Забележете дека DC-моќното засилување на засилувачот е еднакво на десет пати од обичниот дневник на односот излез до влез, каде што добивката на напон и струја е 20 пати поголема од обичниот дневник на односот. Забележете, сепак, дека 20dB не е двојно поголема моќност од 10dB заради скалата на дневник.

Исто така, позитивната вредност на dB претставува добивка и негативната вредност на dB претставува загуба во рамките на засилувачот. На пример, добивка на засилувач од + 3DB означува дека излезниот сигнал на засилувачите е „удвоен“, (x2) додека добивката на засилувачот од -3 dB покажува дека сигналот е „преполовен“, (x0.5) или со други зборови загуба .

Точката -3dB на засилувачот се нарекува полуполна точка што е -3 dB надолу од максимум, земајќи ја 0dB како максимална излезна вредност.

Засилувач Пример бр. 1
Одредете го засилувачот на напон, струја и моќност на засилувачот кој има влезен сигнал од 1mA на 10mV и соодветен излезен сигнал од 10mA на 1V. Исто така, изразете ги сите три придобивки во децибели, (dB).

Различни добивки од засилувачот:

Добивки за засилувач дадени во Десибели (dB):

Потоа, засилувачот има зафатнина на напон, (Av) од 100, тековен придобивки, (Аи) од 10 и моќност, (Ап) од 1,000

Општо, засилувачите можат да се поделат на два различни типа во зависност од нивната моќност или напон. Еден вид се нарекува Засилувач на сигнали во мал сигнал кој вклучува пред засилувачи, инструменти засилувачи и др. Засилувачи на сигнал се дизајнирани да ги засилат многу малите нивоа на напон на сигналот од само неколку микро-волти (μV) од сензори или аудио сигнали.

Другиот вид се нарекува Големи засилувачи на сигнали како што се аудио засилувачи или засилувачи на преклопување на моќност. Големите засилувачи на сигналот се дизајнирани да ги засилат големите сигнали на влезниот напон или да префрлат тешки товари, бидејќи ќе најдете звучници за возење.

Засилувачи на напојување
Засилувачот на мали сигнали генерално се нарекува засилувач „напон“ затоа што тие обично претвораат мал влезен напон во многу поголем излезен напон. Понекогаш е потребно коло засилувач за да се вози мотор или да се напојува звучник и за овие типови на апликации каде што се потребни високи струјни струјни засилувачи.

Како што сугерира нивното име, главната работа на „Засилувачот на напојување“ (исто така познат како голем засилувач на сигнал) е да испорача моќ на товарот, а како што знаеме одозгора, е производ на напон и струја применета на оптоварување со моќност на излезен сигнал да биде поголема од моќноста на влезниот сигнал. Со други зборови, засилувач за засилување ја засилува моќноста на влезниот сигнал, поради што овие типови на струјни кола се користат во фазите на излез на аудио засилувачот за да возат звучници.

Засилувачот за напојување работи според основниот принцип на претворање на DC напојувањето извлечено од напојувањето во напонски сигнал наизменична струја доставено до товарот. Иако засилувањето е голема, ефикасноста на конверзијата од DC влезот на напојување во излезот на сигналот на напон AC е обично слаба.

Совршен или идеален засилувач ќе ни даде оценка за ефикасност од 100% или барем моќноста „IN“ би била еднаква на моќта „OUT“. Сепак, во реалноста тоа никогаш не може да се случи бидејќи дел од моќта се губи во форма на топлина и, исто така, самиот засилувач троши моќ за време на процесот на засилување. Потоа, ефикасноста на засилувачот се дава како:

Ефикасност на засилувачот

Идеален засилувач
Можеме да ги знаеме специфицираните карактеристики за идеален засилувач од нашата дискусија погоре во однос на неговата добивка, што значи добивање на напон:

* Засилувачитедобивката, (А) треба да остане константна за различни вредности на влезниот сигнал.

* Добијте не е засегната од фреквенцијата. Сигналите од сите фреквенции мора да се засилат со иста количина.

* Добивката на засилувачите не смее да додаде бучава во осигнал за ут. Треба да се отстрани секоја бучава што веќе постои во влезниот сигнал.

* Добивката на засилувачите не треба да влијаеиздржано од промените во температурата, давајќи добра температурна стабилност.

* Добивката на засилувачот мора да остане стабилна во однос на lвременски периоди.

Класи за електронски засилувач
Класификацијата на засилувачот како напон или засилувач на моќност е направена со споредување на карактеристиките на влезните и излезните сигнали со мерење на количината на време во однос на влезниот сигнал дека струјата тече во излезното коло.

Во заедничкото упатство за Емитер Транзистор видовме дека за транзисторот да работи во рамките на својот „Активен регион“, потребна е одредена форма на „Базирање на базирање“. Овој мал напон на база на пристрасност додаден на влезниот сигнал му овозможи на транзисторот да ја репродуцира целосната влезна бранова форма на излез без губење на сигналот.

Меѓутоа, со промена на положбата на овој напон на база на пристрасност, можно е да се работи засилувач во режим на засилување, различен од оној за целосна репродукција на бранова форма. 

Со воведувањето на засилувачот на напон на база на пристрасност, може да се добијат различни опсези на работа и начини на работа кои се категоризираат според нивната класификација. Овие различни начини на работа се подобро познати како засилувач класа.

Засилувачите на аудио моќноста се класифицираат по азбучен ред според нивните конфигурации на колото и начинот на работа. Засилувачите се назначени од различни класи на работа, како што се класа „А“, класа „Б“, класа „Ц“, класа „АБ“, итн. Овие различни класи на засилувачи се движат од скоро линеарен излез, но со мала ефикасност до не- линеарен излез, но со висока ефикасност.

Ниту една класа на работа не е „подобра“ или „полоша“ од која било друга класа со видот на работа што се определува со употреба на засилувачкото коло. Постојат типични максимални ефикасности на конверзија за различните типови или класа на засилувач, со најчесто користени:

* Засилувач од класа А  - има мала ефикасност помала од 40%, но добра репродукција на сигналот и линеарност.
* Засилувач од класа Б  - е двојно поефикасен од засилувачите од класа А со максимална теоретска ефикасност од околу 70% бидејќи уредот за засилување спроведува (и користи енергија) само за половина од влезниот сигнал.
* Засилувач на класа АБ  - има рејтинг на ефикасност помеѓу оној од класа А и класа Б, но посиромашна репродукција на сигналот од засилувачите на класа А.

* Засилувач од класа Ц  - е најефикасна класа на засилувач, но изобличувањето е многу големо бидејќи само мал дел од влезниот сигнал е засилен, затоа излезниот сигнал има многу мала сличност со влезниот сигнал. Засилувачите од класа Ц имаат најлоша репродукција на сигналот.

Операција на засилувач од класа А

Операција на засилувачот од класа А е кога целата форма на брановиот сигнал е верно репродуцирана на излезниот терминал на засилувачите бидејќи транзистор е совршено пристрасен во рамките на неговиот активен регион. Ова значи дека транзистор за преклопување никогаш не се придвижува во неговите региони за намалување или заситување. Резултатот е дека влезниот сигнал AC е совршено „центриран“ помеѓу горните и долните граници на сигналот на засилувачите, како што е прикажано подолу.

Излезна бранова форма на засилувач од класа А

Конфигурацијата за засилувач од класа А го користи истиот транзистор за преклопување и за двете половини на излезната бранова форма и поради неговата централна аранжман за биазирање, излезниот транзистор секогаш има постојана струја за бицистирање на DC, (ICQ) што тече низ него, дури и ако нема влез сигнал присутен. Со други зборови, излезните транзистори никогаш не се исклучуваат „исклучени“ и се наоѓа во перзистентна состојба на мирување.

Ова резултира во типот на работа од класа А да биде нешто неефикасен, бидејќи неговата конверзија на напојувањето за напојување на DC во моќноста на сигналот AC се испорачува на товарот е обично многу мала.

Поради оваа центрирана точка на зачувување, излезниот транзистор на засилувачот Класа А може да се загрее, дури и кога нема влезен сигнал, така што е потребна некаква форма на тонење на топлина. 

Струјата за напојување на проток DC што тече низ колекторот на транзистор (ICQ) е еднаква на струјата што тече низ товарот на колекторот. Така, засилувачот од класа А е многу неефикасен бидејќи повеќето од оваа DC моќност се претвораат во топлина.

Операција на засилувачот од класа Б
За разлика од режимот на работа на засилувачот Класа А, над кој користи единечен транзистор за својата фаза на излезна моќност, засилувачот Class-B користи два комплементарни транзистори (или NPN и PNP или NMOS и PMOS) за да ја засилат секоја половина од излезна бранова форма.

Едниот транзистор спроведува само за една половина од брановата форма на сигналот, додека другиот спроведува за другата или спротивната половина од брановата форма на сигналот. Ова значи дека секој транзистор поминува половина од своето време во активниот регион и половина од своето време во пресечениот регион со што се засилува само 50% од влезниот сигнал.

Операцијата Class-B нема директен напон на пристрасност на DC, за разлика од засилувачот од класата А, но наместо тоа, транзисторот се спроведува само кога влезниот сигнал е поголем од напонот на базата-емитер (VBE) и за силиконските транзистори, ова е околу 0.7v. 

Затоа со нулта влезен сигнал има нула излез. Бидејќи само половина од влезниот сигнал е претставен на излезот на засилувачите, ова ја подобрува ефикасноста на засилувачот во однос на претходната конфигурација на класа А како што е прикажано подолу.

Излезна бранова форма на засилувач од класа Б

Во засилувачот Класа Б, не се користи DC напон за пристрасност на транзисторите, така што за излезните транзистори да започнат да ја спроведуваат секоја половина од брановата форма, позитивни и негативни, потребен им е напон-базен-емитер VBE да биде поголем од Потребно е пад на напон од 0.7v напред за да се започне со стандарден биполарен транзистор.

Така, долниот дел од излезната бранова форма што е под овој прозорец 0.7v нема точно да се репродуцира. Ова резултира во искривено подрачје на излезната бранова форма бидејќи едниот транзистор се „исклучува“ чекајќи другиот да се врати „Вклучен“ еднаш VBE> 0.7V. Резултатот е дека има мал дел од излезната бранова форма на нулта напон крст над точката што ќе биде искривена. 

Овој вид на искривување се нарекува Прекршување на кросоверот и подоцна се разгледува во овој дел.

Операција на засилувач на класа АБ
Засилувачот Class-AB е компромис помеѓу конфигурациите Class-A и Class-B погоре. Додека Класа-АБ операција сè уште користи во двата постепени транзистори во својата излезна фаза, во Базата на секој транзистор се применува многу мал напон за пристрасност за да ги пристрасни близу до нивниот пресечен регион кога нема влезен сигнал.

Влезниот сигнал ќе предизвика транзистор да работи како што е нормално во рамките на неговиот активен регион, со што се елиминира какво било нарушување на кросоверот што е секогаш присутно во конфигурацијата класа-Б. Една мала струја за прибирање на колектор (ICQ) ќе тече низ транзистор кога нема влезен сигнал, но генерално, таа е многу помалку од таа за конфигурацијата на засилувачот Класа-А.

Така, секој транзистор спроведува, „ON“ за нешто повеќе од половина циклус на влезната бранова форма. Малото пристрасност на конфигурацијата на засилувачот Class-AB ја подобрува ефикасноста и линеарноста на колото на засилувачот во споредба со чистата конфигурација Class-A погоре.

Излезна бранова форма на засилувач на класа AB

При дизајнирање на кола за засилувачи, класата на работа на засилувачот е многу важна бидејќи ја одредува количината на пристрасност на транзистор потребна за нејзино работење, како и максималната амплитуда на влезниот сигнал.

Класификацијата на засилувачот го зема предвид делот на влезниот сигнал во кој се спроведува излезниот транзистор, како и одредувањето и на ефикасноста и на количината на моќ што го вклучува транзисторот на префрлување и ја троши во форма на потрошена топлина. Овде можеме да направиме споредба помеѓу најчестите типови класификации на засилувачот во следната табела.

Класи на засилувач на струја

Лошо дизајнираните засилувачи, особено типовите од класата „А“, исто така може да бараат поголеми транзистори за напојување, поскапи тонења на топлина, вентилатори за ладење или дури и зголемување на големината на напојувањето што е потребно за да се испорача дополнителната потрошена моќност потребна од засилувачот. 

Енергијата претворена во топлина од транзистори, отпорници или која било друга компонента за таа материја, го прави секое електронско коло неефикасно и ќе резултира во предвремено откажување на уредот.

Па зошто да користите засилувач од класа А ако неговата ефикасност е помала од 40% во споредба со засилувачот од класа Б кој има повисок рејтинг на ефикасност од над 70%. Во суштина, засилувачот од класа А дава многу повеќе линеарно излез што значи дека има, Линеарност во однос на поголем фреквентен одговор, дури и ако троши големи количини на DC моќност.

Во овој Вовед во упатството за засилувач, видовме дека има различни видови на коло засилувач, секое со свои предности и недостатоци. Во следниот упатство за засилувачи, ќе го разгледаме најчесто поврзаниот тип на кола на засилувач на транзистор, заеднички засилувач на емитер.

 Повеќето транзисторни засилувачи се од типот на обичен Emitter или CE тип заради големите придобивки на напон, струја и моќност, како и нивните одлични карактеристики за влез / излез.

Остави порака 

Список со пораки