Informations générales sur les amplificateurs électroniques. Amplificateurs électroniques en électronique industrielle

Amplificateur de signal électrique - il s'agit d'un appareil électronique conçu pour augmenter la puissance, la tension ou le courant d'un signal connecté à son entrée sans déformer de manière significative sa forme. Les signaux électriques peuvent être des oscillations harmoniques d'EMF, de courant ou de puissance, des signaux de forme rectangulaire, triangulaire ou autre. La fréquence et la forme d'onde sont des facteurs importants pour déterminer le type d'amplificateur. Étant donné que la puissance du signal à la sortie de l'amplificateur est supérieure à celle à l'entrée, alors, selon la loi de conservation de l'énergie dispositif d'amplification doit inclure une alimentation électrique. Ainsi, la puissance pour faire fonctionner l'amplificateur et la charge est fournie par l'alimentation. Ensuite, le schéma fonctionnel généralisé du dispositif d'amplification peut être représenté comme illustré à la Fig. une.

La grande majorité des amplis op disponibles contiennent un retour de tension interne. En raison de la capacité de compensation, ces systèmes présentent un écrêtage de gain important à des fréquences plus élevées. Il s'agit d'un principe d'apprentissage pour changer les barres d'armature dans la zone de travail. Par conséquent, la possibilité d'utiliser des amplificateurs couplés en tension RF et en même temps de fournir un gain élevé est faible.

Le catalogue de bande passante de l'ampli op est défini pour une boucle de rétroaction en boucle ouverte. La fermeture de la boucle et l'amplification augmentent la bande passante de la fréquence transmise. Amplificateur opérationnel dans un circuit irréversible. Dans le cas des amplificateurs opérationnels couplés en courant, le principe de commutation sur le gain de bande est beaucoup moins efficace que dans les systèmes couplés en tension. Théoriquement, une bande passante de 3 dB est économisée pour chaque valeur de gain. Dans cet arrangement, vous pouvez obtenir plus de gain avec une légère diminution de la bande passante.

Figure 1. Schéma fonctionnel généralisé de l'amplificateur

Les oscillations électriques proviennent de la source du signal à l'entrée de l'amplificateur , à la sortie duquel une charge est connectée, l'énergie pour faire fonctionner l'amplificateur et la charge est fournie par l'alimentation. L'amplificateur est alimenté par l'alimentation Ro - nécessaire pour amplifier le signal d'entrée. La source du signal alimente l'entrée de l'amplificateur R dans puissance de sortie P out affectée à la partie active de la charge. Dans l'amplificateur de puissance, l'inégalité suivante est valable : R dans < P out< Ро . Par conséquent, amplificateur- il est contrôlé par l'entrée convertisseur l'énergie de l'alimentation en énergie du signal de sortie. La conversion d'énergie est réalisée à l'aide d'éléments amplificateurs (UE) : transistors bipolaires, transistors à effet de champ, lampes électroniques, circuits intégrés (CI). varicaps et autres.

Le premier fait référence à l'amplificateur porteur de tension et l'autre à l'amplificateur porteur de courant. Des précautions doivent être prises pour éviter les fluctuations indésirables dans les situations d'amplification à haute tension. La stabilité de l'amplificateur est assurée en plaçant une résistance de l'ordre de plusieurs centaines d'ohms dans le circuit de contre-réaction.

Amplificateurs opérationnels large bande

L'amplificateur fonctionne de manière asymétrique. Les amplificateurs opérationnels sont disponibles dans deux configurations de système de base : les amplificateurs réversibles et non réversibles. Cette division est due à la phase du signal de sortie par rapport à la phase du signal d'entrée. Dans les applications à haute fréquence, où l'intensité du signal est mesurée au lieu de la tension, la séparation traditionnelle perd tout son sens. Chaque configuration obtiendra l'effet désiré.

L'amplificateur le plus simple contient un élément de renforcement. Dans la plupart des cas, un élément ne suffit pas et plusieurs éléments actifs sont utilisés dans l'amplificateur, qui sont connectés selon un schéma par étapes : les vibrations amplifiées par le premier élément sont envoyées à l'entrée du second, puis du troisième, etc. la partie de l'amplificateur qui constitue un étage d'amplification est appeléeCascade. L'amplificateur se compose deactif et passiféléments : k éléments actifscomprennent des transistors, el. microcircuits et autres éléments non linéaires capables de modifier la conductivité électrique entre les électrodes de sortie sous l'influence d'un signal de commande au niveau des électrodes d'entrée.Éléments passifsflicssont des résistances, des condensateurs, des inductances et d'autres éléments qui forment la plage d'oscillation nécessaire, les déphasages et d'autres paramètres de gain.Ainsi, chaque étage d'amplification se compose de l'ensemble minimum requis d'éléments actifs et passifs.

La figure 3 montre le schéma d'un amplificateur non inverseur. Sa valeur dans la gamme des décibels peut être déterminée à partir de la dépendance. Compensation de l'amplificateur. Les deux résistances forment un diviseur de tension qui réduit de moitié l'amplitude du signal de sortie. Cela signifie que le gain est réduit de 6 dB par rapport à la valeur obtenue en sélectionnant les résistances de contre-réaction. Par exemple, pour des conditions d'amplification réelles, la montée en tension réelle est de -6 dB.

La plupart des amplis op nécessitent une alimentation symétrique appropriée, ce qui complique la conception et les coûts. La figure 4 montre un circuit qui fournit une polarisation d'amplificateur asymétrique. La masse virtuelle est créée à l'entrée non inverseuse derrière le condensateur de couplage. Cette disposition élève le point de référence à une masse virtuelle dont le potentiel est égal à la moitié de la tension d'alimentation. L'apparition d'une composante constante dans le trajet du signal radiofréquence. Cela nécessite l'utilisation de condensateurs à l'entrée et à la sortie et dans la boucle de rétroaction.

Le schéma fonctionnel d'un amplificateur à plusieurs étages typique est illustré à la fig. 2.

Figure 2. Schéma d'un amplificateur à plusieurs étages

Étage d'entrée et préamplificateur sont conçus pour amplifier le signal à la valeur requise pour alimenter l'amplificateur de puissance (étage de sortie) à l'entrée. Le nombre d'étages de pré-amplification est déterminé par l'amplification requise. L'étage d'entrée assure, si nécessaire, l'adaptation avec la source du signal, les paramètres de bruit de l'amplificateur et les réglages nécessaires.

La densité de tension du bruit de fonctionnement de l'amplificateur. Circuits électroniques fonctionnant dans un champ de radiofréquence. Ils sont décrits à l'aide de la matrice de diffusion. Les éléments de la matrice sont définis en fonction de la fréquence. Pour les amplificateurs, le paramètre principal est la transmission à l'adaptation de sortie, qui détermine le gain du circuit. Ce paramètre ne s'applique pas à la description des amplificateurs opérationnels dans les fiches catalogue, car la valeur du gain dépend du choix des éléments dans la boucle de contre-réaction. Pour un amplificateur non inverseur, vous pouvez décrire la relation.

Étage de sortie (cascade d'amplification de puissance) est conçu pour fournir une puissance de signal donnée à la charge avec une distorsion minimale de sa forme et une efficacité maximale.

Sources de signaux amplifiés il peut y avoir des microphones qui lisent les têtes des dispositifs de stockage de données magnétiques et laser, divers convertisseurs de paramètres non électriques en paramètres électriques.

Les caractéristiques de fonctionnement des amplificateurs opérationnels indiquées dans les fiches techniques se réfèrent au cas où le circuit fonctionne avec une boucle de rétroaction ouverte. Lors de la conception, la boucle se referme et les paramètres obtenus peuvent différer sensiblement des données du catalogue.

Réponse en amplitude de l'amplificateur

Cela est particulièrement vrai pour les caractéristiques de gain et de phase. Amplificateurs opérationnels avec retour d'information les surintensités nécessitent une compensation d'amplitude. Ceci est réalisé par un condensateur de polarisation variable à la sortie.

Point de compression unilatéral

Le point de compression à un décibel est paramètre important pour les amplificateurs radiofréquence fonctionnant dans un champ radiofréquence. Il définit la plage linéaire de fonctionnement. Ce point est défini comme le niveau de puissance du signal d'entrée auquel le signal de sortie est inférieur à 1 dB de la sortie prévue.

charger sont des haut-parleurs, des moteurs électriques, des lampes de signalisation, des radiateurs, etc. Alimentations générer de l'énergie avec des paramètres spécifiés - valeurs nominales des tensions, des courants et de la puissance. L'énergie est consommée dans les circuits de collecteur et de base des transistors, dans les circuits de filament et dans les circuits d'anode des lampes ; est utilisé pour maintenir les modes de fonctionnement spécifiés des éléments de l'amplificateur et de la charge. Souvent, l'énergie des sources d'alimentation est également requise pour le fonctionnement des convertisseurs de signaux d'entrée.

Lors de l'utilisation d'amplificateurs opérationnels dans des circuits RF, l'intervalle entre l'amplitude du signal de sortie et le niveau de tension doit être pris en compte pour éviter que l'amplificateur ne se transforme en saturation. Le bruit est un facteur important qui limite la dynamique d'un amplificateur et empêche ainsi le traitement d'être relativement signaux faibles. En plus de la somme auto-active, il existe des résistances de bruit thermique dans la planche à pain, qui, en raison de leur petite valeur, peuvent être omises de l'analyse du bruit de l'amplificateur. Le niveau de bruit dans les systèmes d'amplificateurs opérationnels dépend du niveau et du gain du signal amplifié.

Classification des appareils amplificateurs.

Les appareils amplificateurs sont classés selon divers critères.

Par dérange électrique amplifié signaux les amplificateurs sont divisés en amplificateurs harmonique signaux (continus) et amplificateurs impulsif signaux.

Selon la bande passante et les valeurs absolues des fréquences amplifiées, les amplificateurs sont divisés en types suivants :

Le point de courbure de la caractéristique est bien en dessous de la plage de fonctionnement de l'amplificateur, de sorte que la composante de bruit rose peut être absente de l'analyse du bruit de l'amplificateur. Le niveau de bruit peut être très faible avec une bande passante de signal très limitée. La réduction du bruit en rétrécissant la bande passante de l'amplificateur est d'une applicabilité pratique limitée. Pour les amplificateurs utilisés dans les systèmes radio, il est nécessaire de traiter des signaux modulés avec des écarts relativement importants. Pour les projets où le bruit est une considération importante, vous devrez peut-être réduire le gain ou sélectionner un amplificateur à faible bruit.

- Amplificateurs CC (UPT) conçu pour amplifier des signaux allant de la fréquence la plus basse = 0 à la fréquence de fonctionnement supérieure. UPT amplifie à la fois les composantes variables du signal et sa composante constante. Les UPT sont largement utilisés dans les dispositifs d'automatisation et de technologie informatique.

- Amplificateurs de tension, sont à leur tour subdivisés en amplificateurs de basse, haute et ultra haute fréquence.

Lorsque vous comparez des amplificateurs en termes de niveau de bruit, gardez à l'esprit qu'ils sont actifs et, en plus d'amplifier le signal, amplifient également le bruit généré par le signal d'entrée. Pour concevoir des circuits RF, utilisez des amplis op à retour de courant.

Les caractéristiques d'amplitude et de phase sont indiquées sur la figure. Dans ce circuit, en raison de l'adaptation de sortie, la tension de charge est la moitié du gain. La rétroaction à -75 dB est au milieu de la réponse et -50 dB est à la fin de la plage. Caractéristiques d'amplitude et de phase d'un amplificateur à deux étages de 40 dB.

Par largeur bande passante les fréquences amplifiées se distinguent :

- électoral amplificateurs (amplificateurs haute fréquence - UHF), pour lesquels le rapport de fréquence réel /1 ;

- haut débit amplificateurs à large plage de fréquence, pour lesquels le rapport de fréquence />>1 (par exemple, ULF - amplificateur basse fréquence).

Lorsqu'un gain élevé est requis, une cascade à deux composants peut être utilisée. En mode relativement simple, vous pouvez augmenter le gain jusqu'à 40 dB. Le projet se compose de deux diplômes identiques. L'isolation entre eux et l'adaptation d'impédance sont réalisées avec une résistance de 50 ohms. Le condensateur entre les étages d'amplification sert à compenser les caractéristiques d'amplitude des fréquences plus élevées, mais contribue également à l'augmentation de la distorsion d'intermodulation du troisième ordre.

Les caractéristiques d'amplitude et de phase d'un amplificateur à deux étages sont indiquées sur la figure. Les amplificateurs avec ce gain élevé doivent être blindés et le signal de sortie filtré pour minimiser les signaux parasites. La sortie du deuxième étage utilise un filtre céramique avec une bande passante de 230 kHz et une faible perte.

- Amplificateurs de puissance - Etage terminal ULF avec découplage du transformateur. Pour une puissance maximale R int. à= Rn, ceux. la résistance de charge doit être égale à la résistance interne du circuit collecteur de l'élément clé (transistor).

Par motif Les amplificateurs peuvent être divisés en deux grands groupes : les amplificateurs fabriqués en technologie discrète, c'est-à-dire par la méthode du câblage en surface ou imprimé, et les amplificateurs fabriqués en technologie intégrée. Actuellement, les circuits intégrés (CI) analogiques sont largement utilisés comme éléments actifs.

La perte propre du filtre est de 7 dB. Les systèmes de dissipation de puissance discutés précédemment ont été utilisés. Il y a deux bobines supplémentaires à l'entrée et à la sortie. Leur inductance est choisie pour un filtre particulier. Particulièrement utiles sont les amplificateurs porteurs de courant, qui ont Meilleure performance que les systèmes à transistors traditionnels.

L'avantage des solutions de fonctionnement basées sur un amplificateur est une plus grande stabilité et une réduction du gain par rapport au niveau du signal d'entrée. Les amplificateurs opérationnels ont l'avantage de pouvoir effectuer une simple terminaison d'entrée et de sortie avec uniquement des résistances. L'ajustement de l'impédance d'entrée de l'amplificateur à l'impédance de la ligne de transmission minimise les pertes dues aux réflexions. Les amplificateurs à contre-réaction de courant se caractérisent par un gain élevé et une très bonne isolation entre la sortie et l'entrée.

Performances de l'amplificateur.

Les indicateurs de performance des amplificateurs comprennent les données d'entrée et de sortie, le gain, la plage de fréquences, le facteur de distorsion, l'efficacité et d'autres paramètres qui caractérisent ses propriétés de qualité et de performance.

À des données d'entrée relater valeur nominale signal d'entrée (tension tudans= tu 1 , courant jedans= je 1 ou pouvoir Pdans= P 1 ), impédance d'entrée, capacité ou inductance d'entrée ; ils déterminent l'adéquation de l'amplificateur à des applications pratiques spécifiques. entrée cola résistanceRdans par rapport à l'impédance de la source du signal Ret détermine le type d'amplificateur ; selon leur rapport, on distingue les amplificateurs de tension (avec Rdans >> Ret), amplificateurs de courant (avec Rdans << Ret) ou des amplificateurs de puissance (avec Rdans = Ret). entrée emosDe dans, étant la composante réactive de la résistance, a un impact significatif sur la largeur de la gamme de fréquences de fonctionnement.

Cet article fournit des exemples d'utilisation d'amplificateurs opérationnels dans des applications RF. L'utilisation d'amplificateurs opérationnels offre une stabilité élevée avec une complexité de système relativement faible. Cela accélère le processus de conception et de mise en service et réduit ainsi les coûts du projet. D'un point de vue historique, le premier amplificateur a probablement été de déposer la main «trompette» pour que la personne à qui les mots étaient adressés atteigne, comprenne ou du moins entende. Ce n'était pas un amplificateur classique de sens pur et certainement pas sous la forme que nous connaissons maintenant - les appareils électroniques.

Production sont les valeurs nominales de la tension de sortie U out \u003d U 2, courant Je sors \u003d je 2, puissance de sortie P sortie \u003d P 2 et l'impédance de sortie. L'impédance de sortie doit être nettement inférieure à l'impédance de charge. Les résistances d'entrée et de sortie peuvent être actives ou avoir une composante réactive (inductive ou capacitive). Dans le cas général, chacun d'eux est égal à la résistance totale Z, contenant à la fois des composants actifs et réactifs

Le circuit de classe A le plus simple est donc un seul transistor par configuration. émetteur commun. Dans ce cas, il serait préférable de parler d'un "dispositif" acoustique qui concentre l'énergie acoustique, augmentant ainsi sa directivité, d'où moins de diminution de l'intensité sonore avec la distance.

Pour le mortel moyen, un amplificateur est un amplificateur, et tout le monde se ressemble. Mais juste pour le plaisir, il suffit de dévisser le couvercle et de regarder à l'intérieur pour avoir le vertige. Parce que les amplis sont des composants strictement électroniques, ils ne vont pas sans approfondir certains de ces sujets. Nous allons commencer par les classes d'amplificateurs car nous pourrons les regrouper et déterminer quels sont leurs avantages et leurs inconvénients. L'amplificateur de classe A peut également fonctionner dans un système push-pull.

Gain est le rapport de la sortie à l'entrée. Il y a des gains de tensionK u= U 2/ tu 1 , par courant K je= je 2/ je 1 et pouvoir Kp= P2/ P 1 .

Caractéristiques de l'amplificateur.

Les caractéristiques d'un amplificateur reflètent sa capacité à amplifier des signaux de différentes fréquences et formes avec un certain degré de précision. Les caractéristiques les plus importantes sont l'amplitude, l'amplitude-fréquence, la phase-fréquence et le transitoire.

Le circuit de classe A le plus simple est un transistor unique dans une configuration comme celle-ci. Nous n'entrerons pas dans une discussion détaillée de la façon dont le flux circule et de la chute de tension entre les composants individuels. La chose la plus importante pour nous est l'efficacité d'un tel système. L'amplificateur de classe A se trouve partout où le courant traverse des transistors ou des tubes de fin de phase, qu'un signal soit appliqué ou non.

Et c'est typique pour cette classe d'amplificateurs. Le flux de puissance est élevé, et donc les amplificateurs consomment beaucoup d'énergie, avec peu d'efficacité. C'est un sérieux inconvénient, car nous devons utiliser des alimentations électriques élevées et des dissipateurs thermiques puissants. Si aucun signal n'est appliqué, l'amplificateur fonctionne comme un réchauffeur. Les amplis à lampes ont également la lueur des tubes chauffants, nous savons donc où la consommation électrique est de 400 watts à 35 watts, mais les amplis ont également l'avantage de fournir un son propre et sans distorsion.

Amplitude la caractéristique est la dépendance de l'amplitude de la tension de sortie sur l'amplitude de l'oscillation harmonique d'une certaine fréquence fournie à l'entrée. Le signal d'entrée passe de la valeur minimale à la valeur maximale et le niveau de la valeur minimale doit dépasser le niveau de bruit interne tuP généré par l'amplificateur lui-même. Dans un amplificateur idéal (un amplificateur sans interférence), l'amplitude du signal de sortie est proportionnelle à l'amplitude de l'entrée Tu sors= K*tudans et la caractéristique d'amplitude a la forme d'une droite passant par l'origine. Dans les vrais amplificateurs, il n'est pas possible de se débarrasser des interférences, de sorte que sa caractéristique d'amplitude diffère d'une ligne droite.

Amplitude- et phase-fréquence Les caractéristiques reflètent la dépendance du gain à la fréquence. En raison de la présence d'éléments réactifs dans l'amplificateur, les signaux de fréquences différentes sont amplifiés différemment et les signaux de sortie sont décalés par rapport à l'entrée à des angles différents. Amplitude-fréquence la caractéristique sous forme de dépendance est représentée sur la figure. Plage de fréquence de fonctionnement amplificateur est appelé l'intervalle de fréquence dans lequel le module du coefficient K reste constant ou varie dans des limites prédéterminées.

Phase-fréquence caractéristique est la dépendance en fréquence de l'angle du déphasage du signal de sortie par rapport à la phase de l'entrée.

Rétroaction dans les amplificateurs.

Retour d'information (SE) appeler la connexion entre les circuits électriques, à travers laquelle l'énergie du signal est transférée d'un circuit avec un niveau de signal supérieur à un circuit avec un niveau inférieur: par exemple, du circuit de sortie d'un amplificateur à l'entrée ou des étages suivants aux précédents. Le schéma fonctionnel de l'amplificateur de rétroaction est illustré dans la figure ci-dessous.

La transmission du signal de la sortie à l'entrée de l'amplificateur s'effectue à l'aide d'un quadripôle À. Une rétroaction tétrapolaire est un circuit électrique externe composé d'éléments passifs ou actifs, linéaires ou non linéaires. Si le retour couvre l'ensemble de l'amplificateur, alors le retour est appelé général: si le retour couvre des cascades individuelles ou des parties de l'amplificateur, il est appelé local. Ainsi, la figure montre un schéma de principe d'un amplificateur avec une rétroaction commune.

Modèle d'étage d'amplification.

Amplificateur ème cascade - lien constructif de l'amplificateur - contient un ou plusieurs éléments actifs (amplificateurs) et un ensemble d'éléments passifs. En pratique, pour plus de clarté, les processus complexes sont étudiés sur des modèles simples.

L'une des variantes de l'étage à transistors d'amplification du courant alternatif est représentée sur la figure de gauche. Transistor V1 r-p-r type inclus dans le schéma avec un émetteur commun. Base de tension d'entrée - émetteur créé par une source avec EMF E c et résistance interne RC la source. Des résistances sont installées dans le circuit de base R 1 et R 2 . Le collecteur du transistor est relié à la borne négative de la source E à à travers des résistances Rà et R F. Le signal de sortie est pris des bornes du collecteur et de l'émetteur et à travers le condensateur A partir de 2 entre dans la charge R n. Condensateur SF avec une résistance RF formes CR -unité de filtrage ( commentaires positifs - photo), nécessaire notamment pour lisser les ondulations de tension d'alimentation (avec une source de faible puissance E àà haute résistance interne). Aussi, pour une plus grande stabilité de l'appareil, dans le circuit émetteur du transistor V1 (rétroaction négative - OOS) peut être inclus en plus RC - un filtre qui empêchera le transfert d'une partie du signal de sortie vers l'entrée de l'amplificateur. Ainsi, l'effet d'auto-excitation du dispositif peut être évité. Généralement créé artificiellement CAB externe vous permet d'obtenir de bons paramètres d'amplification, mais cela n'est généralement vrai que pour l'amplification CC ou basse fréquence.

Circuit amplificateur basse fréquence sur un transistor bipolaire.

L'étage amplificateur d'un transistor bipolaire connecté selon le circuit OE est l'un des amplificateurs asymétriques les plus courants. Un schéma de principe d'une telle cascade, réalisée sur des éléments discrets, est représenté sur la figure ci-dessous.

Dans ce circuit, la résistance Rk , inclus dans le circuit principal du transistor, sert à limiter le courant de collecteur, ainsi qu'à fournir le gain nécessaire. Avec un diviseur de tension R1R2 définit la tension de polarisation initiale basée sur le transistor VT, qui est nécessaire pour le mode d'amplification de classe A.

Chaîne RéSe remplit la fonction de stabilisation thermique de l'émetteur du point de repos ; condensateurs C1 et C2 séparent pour les composantes constantes et variables du courant. Condensateur Se résistance shunt Concernant en courant alternatif, puisque la capacité Se important.

Lorsqu'un signal d'amplitude constante est appliqué à l'entrée de l'amplificateur à différentes fréquences, la tension de sortie change en fonction de la fréquence du signal, car la résistance des condensateurs C1 , C2 différent à différentes fréquences.

La dépendance du gain à la fréquence du signal est appelée amplitude-fréquence caractéristiques de l'amplificateur (AFC).

Amplificateurs basse fréquence les plus répandus appliquer pour amplifier des signaux porteurs d'informations sonores, dans ces cas on les appelle aussi amplificateurs de fréquence audio, de plus, les ULF sont utilisés pour amplifier le signal d'information dans divers domaines : technologie de mesure et détection de défauts ; l'automatisation, la télémécanique et la technologie informatique analogique ; dans d'autres industries électroniques. Un amplificateur audio se compose généralement de préamplificateur et amplificateur (DÉRANGE). préamplificateur conçu pour augmenter la puissance et la tension et les amener aux valeurs nécessaires au fonctionnement de l'amplificateur de puissance final, comprend souvent des commandes de volume, de tonalité ou d'égaliseur, parfois il peut être structurellement conçu comme un appareil séparé. Amplificateur doit donner la puissance spécifiée des oscillations électriques au circuit de charge (consommateur). Sa charge peut être des émetteurs sonores : systèmes acoustiques (haut-parleurs), écouteurs (écouteurs) ; réseau de diffusion radio ou modulateur d'émetteur radio. L'amplificateur de basse fait partie intégrante de tout équipement de reproduction sonore, d'enregistrement sonore et de diffusion radio.

Une analyse du fonctionnement de l'étage amplificateur est effectuée à l'aide d'un circuit équivalent (dans la figure ci-dessous), dans lequel le transistor est remplacé par un circuit équivalent en forme de T.

Dans ce circuit équivalent, tous les processus physiques se produisant dans le transistor sont pris en compte à l'aide des paramètres H à faible signal du transistor, qui sont donnés ci-dessous.

Pour alimenter les amplificateurs, des sources de tension à faible résistance interne sont utilisées, nous pouvons donc supposer que, par rapport au signal d'entrée, les résistances R1 et R2 connecté en parallèle et peut être remplacé par un équivalent Rb \u003d R1R2 / (R1 + R2) .

Un critère important pour le choix des valeurs de résistance Ré, R1 et R2 est d'assurer la stabilité en température du mode de fonctionnement statique du transistor. Une dépendance importante des paramètres du transistor à la température entraîne une modification incontrôlée du courant de collecteur Ik , à la suite de quoi des distorsions non linéaires des signaux amplifiés peuvent se produire. Pour obtenir la meilleure stabilisation de la température du régime, il est nécessaire d'augmenter la résistance Concernant . Cependant, cela conduit à la nécessité d'augmenter la tension d'alimentation E et augmente la consommation d'énergie. Avec une diminution de la résistance des résistances R1 et R2 la consommation électrique augmente également, ce qui réduit l'efficacité du circuit, et l'impédance d'entrée de l'étage amplificateur diminue.

Amplificateur CC intégré.

L'amplificateur (ampli-op) dans la conception intégrée est le microcircuit universel (IC) le plus courant. Op-amp est un appareil doté d'indicateurs de qualité très stables qui permettent de traiter des signaux analogiques selon un algorithme défini à l'aide de circuits externes.

Amplificateur opérationnel (ampli op) - multiétage unifié Amplificateur CC (UPT) qui répond aux exigences suivantes pour les paramètres électriques :

le gain en tension tend vers l'infini ;

la résistance d'entrée tend vers l'infini ;

l'impédance de sortie tend vers zéro ;

si la tension d'entrée est nulle, alors la tension de sortie est également nulle Uin = 0, Uout = 0 ;

· une bande infinie de fréquences amplifiées.

L'ampli-op a deux entrées, inverseuse et non inverseuse, ainsi qu'une sortie. L'entrée et la sortie de l'UPT sont effectuées en tenant compte du type de source de signal et de charge externe (asymétrique, symétrique) et des valeurs de leurs résistances. Dans de nombreux cas, les TCO, comme les amplificateurs CA, fournissent une grande impédance d'entrée pour réduire l'effet du TCD sur la source du signal, et une faible résistance de sortie pour réduire l'effet de la charge sur le signal de sortie du TCD.

La figure 1 montre un schéma d'un amplificateur inverseur, la figure 2 est un amplificateur non inverseur. Dans ce cas, le gain est de :

Pour inverser Kiou = Roc / R1

Pour savoir non inverseur = 1 + Roc / R1

L'amplificateur inverseur est couvert par le parallèle OOS en tension, ce qui provoque une diminution de Rin et Rout. L'amplificateur non inverseur est couvert par une rétroaction de tension série, qui fournit une augmentation de Rin et une diminution de Rout. Sur la base de ces amplis op, vous pouvez construire divers circuits pour le traitement du signal analogique.

Les UPT sont soumis à des exigences élevées pour la résistance d'entrée la plus faible et la plus élevée. Le changement spontané de la tension de sortie de l'UPT avec une tension de signal d'entrée constante est appelé dérive de l'amplificateur . Les raisons de la dérive sont l'instabilité des tensions d'alimentation du circuit, l'instabilité de température et de temps des paramètres des transistors et des résistances. Ces exigences sont satisfaites par un amplificateur opérationnel dans lequel le premier étage est assemblé selon un circuit différentiel, qui supprime tout bruit de mode commun et fournit une impédance d'entrée élevée. Cette cascade peut être assemblée sur des transistors à effet de champ et sur des transistors composés, où un GST (générateur de courant stable) est connecté dans le circuit émetteur (source), ce qui améliore la suppression du bruit de mode commun. Pour augmenter la résistance d'entrée, une série profonde OOS et une charge de collecteur élevée sont utilisées (dans ce cas, Jin tend vers zéro).

Les amplificateurs à courant continu sont conçus pour amplifier des signaux qui évoluent lentement dans le temps, c'est-à-dire des signaux dont la fréquence équivalente tend vers zéro. Par conséquent, UPT doit avoir fréquence de réponse sous la forme illustrée à la Fig.3. Étant donné que le gain de l'ampli-op est très important, son utilisation comme amplificateur n'est possible que s'il est couvert par une rétroaction négative profonde (en l'absence de rétroaction, même un signal de "bruit" extrêmement faible à l'entrée de l'op -amp donnera une tension proche de la tension de saturation à la sortie de l'ampli-op).

L'histoire de l'amplificateur opérationnel est liée au fait que les amplificateurs à courant continu étaient utilisés en informatique analogique pour mettre en œuvre diverses opérations mathématiques, telles que la sommation, l'intégration, etc. partie de la liste des applications possibles des amplificateurs opérationnels.

Amplificateurs de puissance.

Qu'est-ce que cela représente amplificateur- de plus, par souci de brièveté, nous l'appellerons UM ? Sur la base de ce qui précède, le schéma fonctionnel de l'amplificateur peut être divisé en trois parties :

Étage d'entrée
Cascade intermédiaire
Etage de sortie (amplificateur de puissance)

Ces trois parties ont le même objectif - augmenter la puissance du signal de sortie sans modifier sa forme à un niveau tel qu'il soit possible de piloter une charge à faible résistance - un pilote ou un casque.

Il y a transformateur et sans transformateur Diagrammes UM.

1. Amplificateurs de puissance à transformateur.

Envisager monocycle transformateur DÉRANGE, dans lequel le transistor est connecté selon le schéma avec OE (Fig. à gauche).

Les transformateurs TP1 et TP2 sont conçus pour faire correspondre l'impédance de charge et de sortie de l'amplificateur et l'impédance d'entrée de l'amplificateur avec l'impédance de la source de signal d'entrée, respectivement. Les éléments R et D fournissent le mode de fonctionnement initial du transistor, et C augmente la composante variable fournie au transistor T.

Puisque le transformateur est un élément indésirable des amplificateurs de puissance, puisque a des dimensions et un poids importants, est relativement difficile à fabriquer, actuellement le plus utilisé sans transformateur amplificateurs de puissance.

2. Amplificateurs de puissance sans transformateur.

Envisager push-pull UM sur des transistors bipolaires avec différents types de conductivité. Comme indiqué ci-dessus, il est nécessaire d'augmenter la puissance du signal de sortie sans modifier sa forme. Pour ce faire, l'alimentation en courant continu du PA est prise et convertie en courant alternatif, mais de manière à ce que la forme du signal de sortie répète la forme du signal d'entrée, comme indiqué dans la figure ci-dessous :

Si les transistors ont une valeur de transconductance suffisamment élevée, il est alors possible de construire des circuits fonctionnant sur une charge d'un ohm sans utiliser de transformateurs. Un tel amplificateur est alimenté par une alimentation bipolaire avec un point médian mis à la terre, bien qu'il soit possible de construire des circuits pour une alimentation unipolaire.

Schéma de principe du complémentaire émetteur suiveur - un amplificateur avec une symétrie supplémentaire - illustré sur la figure de gauche. Avec le même signal d'entrée, le courant traverse le transistor NPN pendant les demi-cycles positifs. Lorsque la tension d'entrée est négative, le courant traversera le transistor PNP. En combinant les émetteurs des deux transistors, en les chargeant avec une charge commune et en appliquant le même signal aux bases combinées, nous obtenons un étage d'amplification de puissance push-pull.

Considérez plus en détail l'inclusion et le fonctionnement des transistors. Les transistors amplificateurs fonctionnent en mode classe B. Dans ce circuit, les transistors doivent être exactement les mêmes dans leurs paramètres, mais opposés dans la structure planaire. Lorsqu'une tension demi-onde positive arrive à l'entrée de l'amplificateur Uin transistor T1 , fonctionne en mode amplification, et le transistor T2 - en mode coupure. Lorsqu'une alternance négative arrive, les transistors changent de rôle. Comme la tension entre la base et l'émetteur d'un transistor ouvert est faible (environ 0,7 V), la tension Uout proche de la tension Uin . Cependant, la tension de sortie est déformée en raison de l'influence des non-linéarités des caractéristiques d'entrée des transistors. Le problème de la distorsion non linéaire est résolu en appliquant une polarisation initiale aux circuits de base, ce qui place l'étage en mode AB.

Pour l'amplificateur considéré, l'amplitude de tension maximale possible à la charge euh est égal à E . Par conséquent, la puissance de charge maximale possible est déterminée par l'expression

On peut montrer qu'à la puissance de charge maximale, l'amplificateur consomme des alimentations la puissance déterminée par l'expression

Sur la base de ce qui précède, nous obtenons le maximum possible Efficacité de la messagerie unifiée: nmax = P n.max / P consommation maxi = 0,78.

Amplificateurs électroniques - Section Philosophie, GÉNIE ÉLECTRIQUE et ÉLECTRONIQUE 2.5.1.Informations générales Amplificateur électronique ...

2.5.1 Informations générales

amplificateur électronique appelé un appareil conçu pour amplifier la tension, le courant et la puissance des signaux électriques.

Dans ce cas, l'amplification de puissance est la plus importante, puisque l'amplification de tension (sans amplification de puissance) peut être obtenue simplement en utilisant un transformateur. Il convient de souligner que la puissance du signal dans les amplificateurs électroniques est amplifiée par l'énergie des alimentations.

L'amplificateur électronique est l'appareil électronique le plus courant. Il est directement utilisé dans les communications filaires, dans les films sonores, dans l'automatisation pour amplifier les signaux des capteurs, mesurer les grandeurs électriques et non électriques, dans les appareils de contrôle et de régulation, ainsi que dans l'exploration géologique, l'heure précise, médicale, musicale et bien d'autres cas. . De plus, les amplificateurs électroniques sont utilisés dans d'autres appareils électroniques : générateurs électroniques, convertisseurs de forme de signal et de fréquence, etc.

Les amplificateurs peuvent être classés en plusieurs types selon divers critères. Le plus souvent, ils sont classés en fonction des gammes de fréquences des signaux amplifiés.

Les amplificateurs CC (DCA) sont conçus pour amplifier la tension CC ou des signaux à variation lente. Ils sont utilisés pour amplifier les signaux de divers capteurs, également appelés transducteurs primaires.

Les amplificateurs de fréquence audio (UZCH) sont conçus pour amplifier les signaux électriques dans la gamme de fréquence audio (de 20 Hz à 20 kHz). Les amplificateurs basse fréquence (ULF) sont utilisés pour amplifier les signaux dans la gamme de fréquences de 20 Hz à 100 kHz.

Les amplificateurs sélectifs ou sélectifs (résonnants) amplifient les signaux dans une bande de fréquence relativement étroite. Le plus souvent, ils sont utilisés dans les équipements électroniques, en particulier pour amplifier les oscillations haute fréquence dans les récepteurs radio, ils sont abrégés en amplificateurs UHF haute fréquence.

Les amplificateurs à large bande sont conçus pour amplifier une large gamme de fréquences (de quelques dizaines de hertz à plusieurs mégahertz) et sont utilisés, par exemple, dans les récepteurs de télévision.

Fin du travail -

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Électrique et Électronique

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Procédure de calcul
1. Définissons les directions conditionnelles des courants dans les branches (nous entrerons le nombre en fonction du nombre ordinal des résistances). 2. Composez des équations pour chacun des nœuds indépendants selon la première loi

Méthode du potentiel nodal
Cette méthode est basée sur la formulation d'équations selon la première loi de Kirchhoff, le schéma de la Fig. 5 -I1 + I2 - I3 = 0

CIRCUITS ELECTRIQUES AC monophasé
Le courant alternatif est un courant qui change périodiquement d'amplitude et de sens : I0(t) = I0(t + kT). Ce mode peut être décrit

Tâches de contrôle
1. Déterminer la tension aux bornes de l'inductance si le courant de bobine Z

CIRCUITS À COUPLAGE INDUCTIF
Les éléments à couplage inductif d'un circuit électrique à courant alternatif sont appelés bobines inductives, dans lesquelles, en plus de la FEM d'auto-induction, une FEM est créée à partir de l'action d'un aimant alternatif.

Connexion en série des bobines
Pour un circuit avec une connexion série, avec une inclusion concordante de la Fig. 26 :

Connexion parallèle des bobines
Avec mise en parallèle des bobines, Fig. 27.

PROCESSUS TRANSITOIRES DANS LES CIRCUITS ÉLECTRIQUES
t Dans les circuits électriques

La liaison de flux ne peut pas changer brusquement
, donc, selon la 1ère loi de commutation au premier instant

Tâches de contrôle
1. Dans un circuit électrique symétrique lorsqu'il est connecté à une étoile, Z = 5ej30V Ohm ;

Neutre à la terre
Le courant d'un court-circuit monophasé dans un réseau avec un neutre mis à la terre est suffisamment important et s'accompagne de l'apparition d'un arc. Cela rend impossible l'utilisation de tels réseaux dans les mines de charbon et les locaux.

Neutre isolé
Avec un défaut à la terre monophasé dans un réseau avec un neutre isolé, le courant de court-circuit est déterminé par la résistance d'isolement, qui, à son tour, est déterminée par la résistance active et capacitive

Terre de protection
La mise à la terre de protection est la connexion intentionnelle à la terre de toutes les parties métalliques non conductrices de courant d'une installation électrique qui ne sont pas sous tension, mais qui peuvent l'être.

Annulation protectrice. Principe de fonctionnement
La mise à la terre est la connexion électrique délibérée des parties métalliques non conductrices de courant des installations électriques avec un fil zéro mis à la terre à plusieurs reprises, Fig. 49.

Grandeurs de base caractérisant le champ magnétique et les matériaux ferromagnétiques
Dans divers domaines de la technologie, les mécanismes et dispositifs électromagnétiques qui convertissent l'énergie électrique en énergie mécanique sont largement utilisés. Ils créent également des champs magnétiques au besoin.

Loi complète en vigueur
Le calcul du circuit magnétique est basé sur la loi du courant total.

Phénomènes de ferrorésonance dans un circuit à courant alternatif
La non-linéarité de la courbe d'aimantation entraîne la non-linéarité de la réactance inductive de la bobine à noyau magnétique, pour laquelle la réactance inductive sera plusieurs fois supérieure à celle sans elle.

TRANSFORMATEURS
Les transformateurs sont des appareils électriques conçus pour convertir le courant d'un niveau de tension en courant alternatif d'un autre niveau de tension de même fréquence. Ceux.

Transformateur de tension monophasé
Considérons le principe de fonctionnement du transformateur en utilisant l'exemple d'un transformateur monophasé, qui est schématiquement un circuit magnétique à deux enroulements w1 et w2 (Fig. 56

moteur asynchrone
Le moteur asynchrone est le plus courant comme entraînement électrique pour divers mécanismes en raison de sa simplicité et de sa fiabilité. Plus de 60% de toute l'énergie produite dans le monde est transformée en fourrure

Machine synchrone
La machine synchrone à courant alternatif est utilisée avec des mécanismes nécessitant un couple de fonctionnement constant. Ces mécanismes comprennent les compresseurs, les ventilateurs, les pompes, etc.

machine à courant continu
Les machines électriques à courant continu sont conçues pour convertir l'énergie électrique, à la fois en énergie mécanique et vice versa. Par conséquent, dans le premier cas, ils s'appellent le moteur et dans le second, le gène.

ASSURER la sécurité électrique
Lors de la commutation de circuits électriques (allumage, extinction de récepteurs électriques), une décharge par étincelle ou un arc se produit entre des contacts divergents. Dans une atmosphère explosive (dans une mine de charbon

Contrôle de l'isolement des réseaux électriques. Relais de fuite
Un court-circuit monophasé dans un réseau à neutre isolé peut passer inaperçu car le courant de défaut est faible. Cependant, inaperçu et non déconnecté dans le temps monophasé

Affectation d'un arrêt de protection
L'arrêt de protection a pour but d'assurer l'arrêt automatique de l'installation électrique en cas de danger d'électrocution pour une personne qui s'y trouve. Mesures de protection - Arrêt rapide d'une section de réseau

Dispositifs de détection de défaut à la terre
Lorsque des tensions dangereuses apparaissent sur le corps de l'installation électrique (Fig. 72), un courant de fuite se produit, le relais de courant RT est activé, connecté entre le corps et la terre, ouvre son contact normalement fermé

P-n-jonction et ses propriétés
L'action des dispositifs semi-conducteurs repose sur l'utilisation des propriétés des semi-conducteurs. Les semi-conducteurs occupent une position intermédiaire entre les conducteurs et les diélectriques. Les semi-conducteurs sont

Diodes semi-conductrices
Une diode semi-conductrice est un dispositif semi-conducteur à deux électrodes contenant une jonction p-n électron-trou. De par leur conception, les diodes semi-conductrices sont divisées

Parfois, un facteur de rétroaction de tension est pris en compte
Valeur h12 » 2×10-3-2×10-4

circuits intégrés
Un microcircuit intégré est un produit microélectronique contenant au moins cinq éléments actifs (transistors, diodes) et passifs (résistances, condensateurs, selfs), qui et

Amplificateur à transistor bipolaire avec un émetteur commun
L'amplificateur considéré (Fig. 97) est conçu pour amplifier des signaux harmoniques (signaux de forme sinusoïdale) dans la gamme des basses fréquences. Le nom d'un tel circuit s'explique par le fait que l'émetteur est ici

Le gain différentiel de l'ampli-op est déterminé par la relation
avec Uin1 = const et Uin2 = const, respectivement

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Sur la fig. La figure 105 montre un schéma simplifié d'un auto-oscillateur LC d'oscillations sinusoïdales avec rétroaction inductive. Il est constitué d'un transistor de type n-p-n, d'un circuit oscillant L

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Considérons le schéma d'un oscillateur RC avec un double pont en forme de T (Fig. 106). Aux très basses fréquences, à w ® 0, le facteur de contre-réaction b ® 1, puisque les résistances des condensateurs deviennent

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L'opération "NON" ou l'opération de négation logique signifie que lors de cette opération, la fonction logique Y est opposée à l'argument X. Analytiquement, cela peut s'écrire

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Pour évaluer la qualité des circuits intégrés logiques, leurs principaux paramètres et caractéristiques sont utilisés. Les principaux paramètres incluent : 1. Performance - temps de réponse à

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Les bascules RS asynchrones sont les plus simples et sont largement utilisées en technologie impulsionnelle et numérique. En particulier, ils servent de base à d'autres types de déclencheurs et peuvent être facilement construits

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