電子アンプに関する一般的な情報。 産業用電子機器の電子アンプ

電気信号増幅器 - これは、入力に接続された信号の形状を大きく歪めることなく、その電力、電圧、または電流を増加させるように設計された電子デバイスです。 電気信号は、EMF、電流または電力の高調波振動、長方形、三角形、またはその他の形式の信号である可能性があります。 周波数と波形は、アンプのタイプを決定する上で重要な要素です。 増幅器の出力での信号電力は入力よりも大きいため、エネルギー保存の法則に従って、 増幅装置電源を含める必要があります。 このように、アンプや負荷を動作させるための電力は電源から供給されます。 次に、増幅デバイスの一般化されたブロック図は、図1に示すように表すことができます. 一。

入手可能なオペアンプの大部分には、内部電圧フィードバックが含まれています。 補償キャパシタンスが原因で、これらのシステムは高周波数で深刻なゲイン クリッピングを発生します。 これは、作業領域で鉄筋を変更するための学習原則です。 したがって、RF電圧結合増幅器を使用し、同時に高利得を提供する可能性は低いです。

オペアンプの帯域幅カタログは、開ループ フィードバック ループ用に設定されています。 ループを閉じて増幅すると、送信周波数の帯域幅が増加します。 不可逆回路のオペアンプ。 電流結合オペアンプの場合、帯域ゲインへの切り替えの原理は、電圧結合システムよりもはるかに効率的ではありません。 理論的には、ゲイン値ごとに 3 dB の帯域幅が節約されます。 この配置では、帯域幅をわずかに減少させて、より多くのゲインを得ることができます。

図 1. 増幅器の一般化されたブロック図

電気振動は、信号源からアンプの入力に発生します , 負荷が接続されている出力に、 アンプと負荷を動作させるエネルギーは電源から供給されます。 アンプは電源から電力を引き出します - 入力信号を増幅するために必要です。 信号源はアンプ入力に電力を供給します Rイン 出力電力 Pアウト 負荷のアクティブな部分に割り当てられます。 パワーアンプでは、次の不等式が成り立ちます。 Rイン < Pアウト< Ро . したがって、 増幅器- 入力制御です コンバータ電源のエネルギーを出力信号のエネルギーに変換します。 エネルギー変換は、増幅素子(UE)を使用して実行されます:バイポーラトランジスタ、 電界効果トランジスタ、電子ランプ、集積回路 (IC)。 バリキャップなど。

前者は電圧を運ぶアンプを指し、もう一方は電流を運ぶアンプを指します。 高電圧増幅の状況では、不要な変動を避けるように注意する必要があります。 アンプの安定性は、フィードバック回路に数百オームのオーダーの抵抗を配置することによって確保されます。

広帯域オペアンプ

アンプは非対称に動作します。 オペアンプは、可逆増幅器と非可逆増幅器の 2 つの基本的なシステム構成で利用できます。 この分割は、入力信号の位相に対する出力信号の位相によるものです。 電圧の代わりに信号強度が測定される高周波アプリケーションでは、従来の分離は無意味になります。 各構成で目的の効果が得られます。

最もシンプルなアンプ 補強要素が 1 つ含まれています。 ほとんどの場合、1 つの要素では十分ではなく、いくつかのアクティブな要素が増幅器で使用されます。これらは段階的に接続されます。最初の要素によって増幅された振動は、2 番目の入力、次に 3 番目の入力などに供給されます。 1つの増幅段を構成するアンプの一部は呼ばれますカスケード. アンプは以下で構成されていますアクティブとパッシブ要素: k アクティブな要素トランジスタ、エルを含む。 入力電極での制御信号の影響下で出力電極間の電気伝導度を変化させる能力を有するマイクロ回路およびその他の非線形要素。受動的な要素警官抵抗、コンデンサ、インダクタ、および必要な発振範囲、位相シフト、その他のゲイン パラメータを形成するその他の要素です。したがって、各増幅段は、必要最小限の能動要素と受動要素のセットで構成されます。

図 3 は、非反転アンプの回路図を示しています。 デシベル範囲でのその値は、依存関係から決定できます。 アンプ補正。 両方の抵抗は、出力信号の振幅を半分に減らす分圧器を形成します。 これは、フィードバック抵抗を選択して得られた値と比較して、ゲインが 6 dB 減少することを意味します。 たとえば、実際の増幅条件では、実際の電圧上昇は -6 dB です。

ほとんどのオペアンプは適切な対称電力を必要とするため、設計とコストが複雑になります。 図 4 は、非対称増幅器分極を提供する回路を示しています。 仮想質量は、カップリング コンデンサの後ろの非反転入力で作成されます。 この配置により、電位が電源電圧の半分に等しい仮想質量まで基準点が上昇します。 無線周波数信号経路における一定成分の出現。 これには、入力と出力、およびフィードバック ループでコンデンサを使用する必要があります。

典型的な多段増幅器のブロック図を図 1 に示します。 2.


図 2. 多段増幅器の回路図

入力段 プリアンプパワーアンプ(出力段)を入力に供給するのに必要な値まで信号を増幅するように設計されています。 前増幅段階の数は、必要な増幅によって決まります。 入力段は、必要に応じて、信号源とのマッチング、アンプのノイズ パラメータ、および必要な調整を行います。

アンプの動作ノイズの電圧密度。 電子回路無線周波数分野で動作します。 それらは散乱行列を使用して記述されます。 行列要素は、周波数の関数として定義されます。 アンプの場合、主なパラメータは出力マッチングでの伝送であり、回路のゲインを決定します。 ゲイン値はフィードバック ループ内の要素の選択に依存するため、このパラメーターはカタログ カードのオペアンプの説明には適用されません。 非反転増幅器の場合、関係を説明できます。

出力段 (電力増幅カスケード)は、その形状の歪みを最小限に抑え、効率を最大にして、特定の信号電力を負荷に供給するように設計されています。

増幅信号のソース 磁気およびレーザーデータストレージデバイスのヘッドを読み取るマイクロフォン、非電気的パラメーターを電気的パラメーターに変換するさまざまなコンバーターがあるかもしれません。

データシートに示されているオペアンプの動作特性は、回路がオープン フィードバック ループで動作している場合を参照しています。 設計中にループが閉じ、達成されたパラメータがカタログ データと大幅に異なる場合があります。

アンプの振幅応答

これは特にゲインと位相特性に当てはまります。 オペアンプ フィードバック過電流には振幅補償が必要です。 これは、出力の可変バイアス コンデンサによって実現されます。

片側圧縮点

1デシベル圧縮ポイントは 重要なパラメータ無線周波数場で動作する無線周波数増幅器用。 これは、動作の線形範囲を定義します。 この点は、出力信号が意図した出力の 1dB 未満になる入力信号電力レベルとして定義されます。

ロード スピーカー、電気モーター、信号灯、ヒーターなどです。 電源装置指定されたパラメータ(電圧、電流、電力の公称値)でエネルギーを生成します。 エネルギーは、トランジスタのコレクタ回路とベース回路、フィラメント回路、およびランプのアノード回路で消費されます。 アンプと負荷の要素の指定された動作モードを維持するために使用されます。 多くの場合、入力信号コンバータの動作には電源のエネルギーも必要です。

RF回路でオペアンプを使用する場合、出力信号の振幅と電圧レベルの間隔を考慮して、アンプが飽和状態にならないようにする必要があります。 ノイズは、アンプのダイナミクスを制限する重要な要因であり、処理が相対的に妨げられます。 弱い信号. 自己アクティブ合計に加えて、ブレッドボードには熱雑音抵抗がありますが、値が小さいため、アンプの雑音解析から除外できます。 オペアンプ システムのノイズ レベルは、増幅された信号レベルとゲインに依存します。

増幅装置の分類。

増幅装置は、さまざまな基準に従って分類されます。

沿って マインド 増幅された電気 信号 アンプはアンプに分割されます 高調波 (連続) 信号と増幅器 衝動的 信号。

増幅された周波数の帯域幅と絶対値に応じて、アンプは次のタイプに分類されます。

特性の屈曲点はアンプの動作範囲を大きく下回っているため、アンプのノイズ解析ではピンクノイズ成分が欠落している可能性があります。 信号帯域幅が非常に限られているため、ノイズ レベルを非常に低く抑えることができます。 増幅器の帯域幅を狭くすることによるノイズの低減は、実用性が限られています。 無線システムで使用される増幅器の場合、比較的大きな偏差を持つ変調信号を処理する必要があります。 ノイズが重要な考慮事項であるプロジェクトでは、ゲインを下げるか、低ノイズ アンプを選択する必要がある場合があります。

- DCアンプ (UPT)最低周波数 = 0 から最高動作周波数までの範囲の信号を増幅するように設計されています。 UPT は、信号の可変成分とその一定成分の両方を増幅します。 UPT は、自動化およびコンピューター技術デバイスで広く使用されています。

- 電圧増幅器, 次に、低周波、高周波、および超高周波のアンプに細分されます。

アンプをノイズ レベルで比較する場合は、アンプがアクティブであり、信号を増幅するだけでなく、入力信号によって生成されるノイズも増幅することに注意してください。 RF 回路の設計には、電流帰還オペアンプを使用します。

振幅と位相の特性を図に示します。 この回路では、出力整合により、負荷電圧はゲインの半分になります。 -75 dB でのフィードバックは応答の中央にあり、-50 dB は範囲の終わりにあります。 40 dB 2 段増幅器の振幅と位相の特性。

幅別 帯域幅 増幅された周波数が区別されます。

- 選挙人 アンプ(高周波アンプ - UHF)、実際の周波数比 /1 ;

- ブロードバンド 周波数比が大きい周波数範囲のアンプ />>1 (たとえば、ULF - 低周波増幅器)。

高ゲインが必要な場合は、2 コンポーネント カスケードを使用できます。 比較的シンプルなモードでは、ゲインを 40 dB まで上げることができます。 このプロジェクトは、2 つの同一の学位で構成されています。 それらの間の分離とインピーダンス整合は、50 オームの抵抗で実装されます。 増幅段間のコンデンサは、高周波の振幅特性を補償する役割を果たしますが、3 次相互変調歪みの増加にも寄与します。

2 段増幅器の振幅と位相の特性を図に示します。 この高ゲインのアンプは、スプリアス信号を最小限に抑えるために、シールドし、出力信号をフィルタリングする必要があります。 2 段目の出力には、帯域幅 230 kHz の低損失のセラミック フィルターを使用しています。

- パワーアンプ - 変圧器のデカップリングを備えた ULF ターミナル ステージ。 最大のパワーのために R int. に= Rn、それらの。 負荷抵抗は、キーエレメ​​ント(トランジスタ)のコレクタ回路の内部抵抗と等しくなければなりません。

沿って デザイン アンプは、2 つの大きなグループに分けることができます。ディスクリート技術を使用して作成されたアンプ、つまり、表面配線またはプリント配線の方法によって作成されたアンプと、統合技術を使用して作成されたアンプです。 現在、能動素子としてアナログ集積回路(IC)が広く使われています。

フィルター自体の損失は 7 dB です。 前述の電力消費システムが使用されました。 入力と出力に 2 つの追加コイルがあります。 それらのインダクタンスは、特定のフィルター用に選択されます。 特に有用なのは、電流を運ぶアンプです。 最高のパフォーマンス従来のトランジスタ システムよりも。

アンプベースの動作ソリューションの利点は、安定性が高く、入力信号レベルからゲインが低下することです。 オペアンプには、抵抗のみで簡単な入力および出力終端を実行できるという利点があります。 アンプの入力インピーダンスを伝送ラインのインピーダンスに合わせることで、反射による損失を最小限に抑えることができます。 電流帰還アンプは、出力と入力の間の高ゲインと非常に優れた分離が特徴です。

アンプの性能。

増幅器の性能指標には、入出力データ、ゲイン、周波数範囲、歪み率、効率、およびその品質と性能特性を特徴付けるその他のパラメータが含まれます。

入力データ 関連 公称値入力信号(電圧 = 1 , 現在 = 1 または力 P= P 1 )、入力インピーダンス、入力キャパシタンスまたはインダクタンス。 それらは、特定の実際のアプリケーションに対するアンプの適合性を決定します。 入力コ抵抗R信号源インピーダンスとの比較 Rアンプのタイプを決定します。 それらの比率に応じて、電圧増幅器は区別されます( R >> R), 電流アンプ(と R << R) またはパワーアンプ(と R = R). 全角入力からは抵抗のリアクタンス成分であり、動作周波数範囲の幅に大きな影響を与えます。

この記事では、RF アプリケーションでのオペアンプの使用例を紹介します。 オペアンプを使用すると、システムの複雑さが比較的少なく、高い安定性が得られます。 これにより、設計と試運転のプロセスがスピードアップし、プロジェクトのコストが削減されます。 歴史的な観点から言えば、おそらく最初のアンプは「トランペット」の手を下に置いて、言葉が向けられた人に到達し、理解するか、少なくとも聞くことでした。 それは純粋な意味を持つ古典的なアンプではなく、確かに私たちが現在知っている形の電子機器ではありませんでした。

出力 出力電圧の公称値です Uアウト\u003d U 2、 現在 私は\u003d私2、出力電力 Pアウト\u003d P 2そして出力インピーダンス。 出力インピーダンスは、負荷インピーダンスよりも大幅に小さくする必要があります。 入力と出力の両方の抵抗は、アクティブにすることも、無効成分 (誘導性または容量性) を持つこともできます。 一般に、それらのそれぞれは、有効成分と無効成分の両方を含む総抵抗 Z に等しくなります。

したがって、最も単純なクラス A 回路は、構成ごとに 1 つのトランジスタです。 共通のエミッター。 この場合、音響エネルギーを集中させて指向性を高め、距離に伴う音の強さの減少を少なくする音響「デバイス」について話す方がよいでしょう。

平均的な人間にとって、アンプはアンプであり、誰もが同じです。 しかし、念のため、ふたを外して中を見てめまいがするだけです。 アンプは厳密には電子部品であるため、これらのトピックのいくつかを掘り下げずにはいられません。 アンプのクラスから始めます。なぜなら、それらをグループ化し、それらの長所と短所を判断できるからです。 クラスAアンプはプッシュプル方式でも動作します。

利得 入力に対する出力の比率です。 電圧ゲインがありますクー= U 2/ 1 、電流別 = 私 2/ 1 そして力 Kp= P2/ P 1 .

アンプの特性。

増幅器の特性は、さまざまな周波数と形状の信号をある程度の精度で増幅する能力を反映しています。 最も重要な特性には、振幅、振幅周波数、位相周波数、トランジェントが含まれます。

最も単純なクラス A 回路は、このような構成の 1 つのトランジスタです。 個々のコンポーネント間で磁束がどのように流れ、電圧がどのように低下​​するかについての詳細な議論には立ち入りません。 私たちにとって最も重要なことは、そのようなシステムの効率です。 クラス A アンプは、信号が印加されているかどうかに関係なく、電流がトランジスタまたはエンド オブ フェーズ チューブを流れる場所に見られます。

そして、これはこのクラスのアンプの典型です。 電力の流れが大きいため、アンプは多くの電力を消費し、効率はほとんどありません。 これは深刻な欠点です。高電源と強力なヒートシンクを使用する必要があるからです。 信号が印加されていない場合、アンプはヒーターとして動作します。 真空管アンプには真空管ヒーターの輝きもあるため、消費電力が 35 ワットで 400 ワットになることはわかっていますが、アンプにはクリーンで歪みのないサウンドを提供できるという利点もあります。

振幅 特性は、入力に供給される特定の周波数の高調波振動の振幅に対する出力電圧振幅の依存性です。 入力信号は最小値から最大値に変化し、最小値のレベルは内部ノイズのレベルを超えている必要があります P アンプ自体によって生成されます。 理想的なアンプ (干渉のないアンプ) では、出力信号の振幅は入力の振幅に比例します。 Uアウト= K* 振幅特性は原点を通る直線の形をしています。 実際のアンプでは干渉を取り除くことができないため、その振幅特性は直線とは異なります。

振幅-位相周波数 特性は、ゲインの周波数依存性を反映しています。 増幅器内にリアクタンス素子が存在するため、異なる周波数の信号は異なる方法で増幅され、出力信号は異なる角度で入力に対してシフトされます。 振幅周波数 依存の形での特性が図に示されています。 動作周波数範囲 増幅器は、係数のモジュラスが収まる周波数間隔と呼ばれます。 K 一定のままであるか、所定の制限内で変動します。

位相周波数 特性は、入力の位相に対する出力信号の位相シフトの角度の周波数依存性です。

アンプのフィードバック。

フィードバック (OS) 電気回路間の接続を呼び出します。これにより、信号エネルギーが信号レベルの高い回路からレベルの低い回路に転送されます。たとえば、アンプの出力回路から入力回路へ、または後続のステージから前のステージへ。 フィードバックアンプのブロック図を下図に示します。


アンプの出力から入力への信号伝送は、四重極を使用して実行されます で。 4 極フィードバックは、パッシブまたはアクティブ、線形または非線形要素で構成される外部電気回路です。 フィードバックがアンプ全体をカバーする場合、フィードバックが呼び出されます 全般的:フィードバックが個々のカスケードまたはアンプの一部をカバーする場合、それは呼び出されます ローカル。したがって、この図は、共通フィードバックを備えたアンプのブロック図を示しています。

アンプステージモデル。

増幅器 番目のカスケード - アンプの建設的なリンク - 1つ以上のアクティブ(増幅)要素と一連のパッシブ要素が含まれています。 実際には、より明確にするために、複雑なプロセスは単純なモデルで研究されます。

交流電流を増幅するためのトランジスタ段の変形の 1 つが左の図に示されています。 トランジスタ V1 r-p-r共通のエミッターを持つスキームに含まれるタイプ。 入力電圧ベース - EMF を含むソースによって作成されるエミッター E c と内部抵抗 Rc ソース。 ベース回路に抵抗器を設置 R 1 R 2 . トランジスタのコレクタはソースのマイナス端子に接続されています えと 抵抗器を通して RR. 出力信号は、コレクタ端子とエミッタ端子からコンデンサを介して取り出されます 2から 負荷に入る R n. コンデンサ SF 抵抗器と一緒に Rf フォーム RC -フィルターユニット ( 正のフィードバック - 写真)、特に電源電圧のリップルを平滑化するために必要です(低電源で えと内部抵抗が高い)。 また、デバイスの安定性を高めるため、トランジスタのエミッタ回路には V1 (否定的なフィードバック - OOS) を追加で含めることができます RC - 出力信号の一部がアンプの入力に戻るのを防ぐフィルター。 したがって、デバイスの自励効果を回避することができます。 通常は人為的に作成された 外部 CAB を使用すると、良好なアンプ パラメータを実現できますが、これは通常、DC または低周波増幅の場合にのみ当てはまります。

バイポーラトランジスタによる低周波増幅回路。

OE回路に従って接続されたバイポーラトランジスタの増幅段は、最も一般的な非対称増幅器の1つです。 個別の要素で作成されたこのようなカスケードの概略図を下の図に示します。


この回路では、抵抗 Rk 、トランジスタの主回路に含まれ、コレクタ電流を制限するだけでなく、必要なゲインを提供するのに役立ちます。 分圧器付き R1R2 クラスA増幅モードに必要なトランジスタVTに基づいて初期バイアス電圧を設定します。

レセ 静止点のエミッタ熱安定化の機能を実行します。 コンデンサ C1 C2 電流の一定成分と可変成分を分離しています。 コンデンサ シャント抵抗 交流では、静電容量 重要。

異なる周波数でアンプの入力に一定の振幅の信号が印加されると、出力電圧は信号の周波数に応じて変化します。 C1 , C2 異なる周波数で異なります。

信号の周波数に対するゲインの依存性は、 振幅周波数 アンプ特性(AFC)。

最も広く使用されている低周波増幅器 申し込み 音情報を運ぶ信号を増幅するために、これらの場合はオーディオ周波数増幅器とも呼ばれます。さらに、ULFは、測定技術や探傷などのさまざまな分野で情報信号を増幅するために使用されます。 自動化、テレメカニクス、アナログ コンピューティング技術。 他のエレクトロニクス産業で。 オーディオアンプは通常、 プリアンプ パワーアンプ (マインド)。 プリアンプ 電力と電圧を増加させ、最終的なパワーアンプの動作に必要な値にするように設計されており、多くの場合、ボリューム、トーン、またはイコライザーコントロールが含まれています。構造的に別のデバイスとして作成できる場合もあります。 増幅器 負荷(消費者)回路に電気振動の指定された電力を与える必要があります。 その負荷は、音響システム(スピーカー)、ヘッドフォン(ヘッドフォン)などのサウンドエミッターです。 ラジオ放送ネットワークまたはラジオ送信機変調器。 ベースアンプは、すべてのサウンド再生、録音、およびラジオ放送機器の不可欠な部分です。

増幅段の動作の分析は、トランジスタがT字型の等価回路に置き換えられた等価回路(下図)を使用して実行されます。


この等価回路では、トランジスタで発生するすべての物理プロセスが、以下に示すトランジスタの低信号 H パラメータを使用して考慮されます。


アンプに電力を供給するために、内部抵抗の低い電圧源が使用されるため、入力信号に関して、抵抗器 R1 R2 並列に接続されており、1つの等価物に置き換えることができます Rb \u003d R1R2 / (R1 + R2) .

抵抗値を選択するための重要な基準 Re、R1 R2 トランジスタの静的動作モードの温度安定性を確保することです。 トランジスタのパラメータが温度に大きく依存するため、コレクタ電流が制御不能に変化します。 イク 、その結果、増幅された信号の非線形歪みが発生する可能性があります。 体制の最適な温度安定化を達成するには、抵抗を増やす必要があります . ただし、これは供給電圧を上げる必要性につながります。 消費電力が増加します。 抵抗器の抵抗が減少すると R1 R2 消費電力も増加し、回路の効率が低下し、増幅段の入力インピーダンスが低下します。

一体型DCアンプ。

統合設計のアンプ (オペアンプ) は、最も一般的なユニバーサル マイクロ回路 (IC) です。 オペアンプは、外部回路を使用して設定されたアルゴリズムに従ってアナログ信号を処理できる、非常に安定した品質インジケーターを持つデバイスです。

オペアンプ (op amp) - 統合された多段 DCアンプ (UPT) は、次の電気的パラメータの要件を満たしています。

電圧ゲインは無限大になる傾向があります。

入力抵抗は無限大になる傾向があります。

出力インピーダンスはゼロになる傾向があります。

入力電圧がゼロの場合、出力電圧もゼロ Uin = 0、Uout = 0;

· 増幅された周波数の無限帯域。

オペアンプには、反転と非反転の 2 つの入力と、1 つの出力があります。 UPTの入力と出力は、信号源と外部負荷のタイプ(非対称、対称)とそれらの抵抗値を考慮して実行されます。 多くの場合、ACアンプのようなTCDは、信号源に対するTCDの影響を減らすために大きな入力インピーダンスを提供し、TCDの出力信号への負荷の影響を減らすために低い出力抵抗を提供します。

図 1 は反転増幅器の図を示し、図 2 は非反転増幅器です。 この場合、ゲインは次のとおりです。

逆転の場合 Kiou = Roc / R1

非反転の場合、Know = 1 + Roc / R1





反転アンプは OOS 並列電圧によってカバーされ、Rin と Rout が減少します。 非反転アンプは、Rin を増加させ、Rout を減少させるシリアル電圧フィードバックによってカバーされます。 これらのオペアンプをベースに、アナログ信号処理用のさまざまな回路を構築できます。

UPT には、最小および最大の入力抵抗に対する高い要件が課せられます。 一定の入力信号電圧でのUPTの出力電圧の自発的な変化は呼ばれます アンプドリフト . ドリフトの理由は、回路の電源電圧の不安定性、トランジスタと抵抗のパラメータの温度と時間の不安定性です。 これらの要件は、すべてのコモン モード ノイズを抑制し、高入力インピーダンスを提供する差動回路に従って初段が組み立てられたオペアンプによって満たされます。 このカスケードは、電界効果トランジスタと複合トランジスタで組み立てることができ、GST (安定電流発生器) がエミッタ (ソース) 回路に接続され、コモン モード ノイズの抑制が強化されます。 入力抵抗を大きくするために、深い直列 OOS と高いコレクタ負荷が使用されます (この場合、Jin はゼロになる傾向があります)。

DC 増幅器は、時間の経過とともにゆっくりと変化する信号、つまり等価周波数がゼロに近づく信号を増幅するように設計されています。 したがって、UPT には 周波数応答 図3に示す形で。 オペアンプのゲインは非常に大きいため、深い負帰還で覆われている場合にのみ増幅器として使用できます (フィードバックがない場合、オペアンプ入力での非常に小さな「ノイズ」信号でさえ、オペアンプの出力で飽和電圧に近い電圧を与える)。

オペアンプの歴史は、DC アンプがアナログ コンピューティングで加算、積分などのさまざまな数学的演算を実装するために使用されたという事実に関連しています。現在、これらの機能はその重要性を失っていませんが、オペアンプの可能なアプリケーションのリストのごく一部です。

パワーアンプ。

それは何を表していますか 増幅器- さらに、簡潔にするために、UM? と呼びます。 上記に基づいて、アンプのブロック図は次の 3 つの部分に分けることができます。

  • 入力段
  • 中間カスケード
  • 出力段(パワーアンプ)

これらの3つの部分はすべて同じ目的を果たします-出力信号の電力を、その形状を変更せずに、低抵抗の負荷(ドライバーまたはヘッドフォン)を駆動できるレベルまで増加させることです。

がある 変成器トランスレス UM ダイアグラム。

1. トランスパワーアンプ。

検討 シングルサイクル 変成器マインド、トランジスタはOEのスキームに従って接続されています(左の図)。

トランス TP1 と TP2 は、アンプの負荷と出力インピーダンス、およびアンプの入力インピーダンスを入力信号源のインピーダンスとそれぞれ整合させるように設計されています。 要素RとDはトランジスタの初期動作モードを提供し、CはトランジスタTに供給される可変成分を増加させます。

トランスはパワーアンプの望ましくない要素であるため、 寸法と重量が大きく、製造が比較的難しく、現在最も広く使用されている トランスレスパワーアンプ。

2. トランスレスパワーアンプ。

検討 プッシュプルUM導電率の異なるバイポーラトランジスタ。 前述のように、出力信号の形状を変えずに出力信号の電力を増加させる必要があります。 これを行うには、PA の DC 電源を取得して AC に変換しますが、下図に示すように、出力信号の形状が入力信号の形状を繰り返すようにします。


トランジスタのトランスコンダクタンス値が十分に高い場合、トランスを使用せずに 1 オームの負荷で動作する回路を構築できます。 このような増幅器は、中点が接地されたバイポーラ電源によって電力を供給されますが、ユニポーラ電源用の回路を構築することは可能です。


補完の模式図 エミッターフォロワー - 追加の対称性を持つアンプ - 左の図に示されています。 同じ入力信号で、正の半サイクル中に電流が NPN トランジスタを流れます。 入力電圧が負の場合、電流は PNP トランジスタを流れます。 両方のトランジスタのエミッタを結合し、それらに共通の負荷を負荷し、結合されたベースに同じ信号を適用すると、プッシュプル電力増幅段が得られます。

トランジスタの組み込みと動作をより詳細に検討してください。 増幅トランジスタはクラス B モードで動作します. この回路では、トランジスタはパラメータがまったく同じである必要がありますが、平面構造は反対です. 正の半波電圧がアンプの入力に到達すると ウイン トランジスタ T1 、増幅モードで動作し、トランジスタ T2 - カットオフモード。 負の半波が到達すると、トランジスタの役割が変わります。 オープントランジスタのベース・エミッタ間電圧は小さいため (約 0.7 V)、電圧は Uout 電圧に近い ウイン . しかし、出力電圧はトランジスタの入力特性の非直線性の影響で歪んでしまいます。 非線形歪みの問題は、ステージをABモードにする初期バイアスをベース回路に適用することで解決されます。

検討中のアンプの場合、負荷で可能な最大電圧振幅 うーん に等しい . したがって、可能な最大負荷電力は式によって決定されます。


最大負荷電力で、増幅器は式によって決定される電力を電源から消費することがわかります。

上記に基づいて、可能な最大値を取得します UM効率: nmax = P n.max / P 消費最大 = 0,78.

電子アンプ - セクション 哲学、電気工学および電子工学 2.5.1.一般情報 電子アンプ ...

2.5.1 一般情報

電子アンプ 電気信号の電圧、電流、電力を増幅するように設計されたデバイスと呼ばれます。

この場合、変圧器を使用するだけで電圧増幅(電力増幅なし)が得られるため、電力増幅が最も重要です。 電子アンプの信号電力は、電源のエネルギーによって増幅されることを強調しておく必要があります。

電子アンプは、最も一般的な電子機器です。 有線通信、サウンド フィルム、センサー信号増幅の自動化、電気量と非電気量の測定、制御および調整装置、地質調査、正確な時間、医療、音楽、その他多くの場合に直接使用されます。 . さらに、電子増幅器は、電子発生器、信号形状および周波数変換器などの他の電子デバイスで使用されます。

アンプは、さまざまな基準に従っていくつかのタイプに分類できます。 ほとんどの場合、それらは増幅された信号の周波数範囲に従って分類されます。

DC 増幅器 (DCA) は、DC 電圧またはゆっくりと変化する信号を増幅するように設計されています。 それらは、一次トランスデューサとも呼ばれるさまざまなセンサーの信号を増幅するために使用されます。

オーディオ周波数増幅器 (UZCH) は、オーディオ周波数範囲 (20 Hz ~ 20 kHz) の電気信号を増幅するように設計されています。 低周波増幅器 (ULF) は、20 Hz ~ 100 kHz の周波数範囲の信号を増幅するために使用されます。

選択的、または選択的 (共振) 増幅器は、比較的狭い周波数帯域の信号を増幅します。 ほとんどの場合、それらは電子機器、特にラジオ受信機の高周波発振を増幅するために使用され、高周波UHFアンプと略されます。

ブロードバンド増幅器は、広範囲の周波数 (数十ヘルツから数メガヘルツ) を増幅するように設計されており、テレビ受信機などで使用されています。

仕事終わり~

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計算手順
1.分岐に電流の条件付き方向を設定しましょう(抵抗の序数に従って番号を入力します)。 2. 第 1 法則に従って、各独立ノードの方程式を作成します。

節点ポテンシャル法
この方法は、第 1 キルヒホッフの法則に従った方程式の定式化に基づいています。 図 5 -I1 + I2 - I3 = 0

電気回路 単相交流
交流電流は、大きさと方向が周期的に変化する電流です: I0(t) = I0(t + kT)。 このモードは説明できます

制御タスク
1. コイル電流 Z の場合、インダクタンス両端の電圧を決定します。

誘導結合回路
交流電気回路の誘導結合要素は誘導コイルと呼ばれ、自己誘導EMFに加えて、交流磁石の作用からEMFが生成されます。

コイルの直列接続
シリアル接続の回路の場合、図 26 が一致して含まれます。

コイルの並列接続
コイルを並列接続した場合、図 27。

電気回路における過渡過程
t 電気回路で

磁束結合は急激に変化できません
、したがって、最初の瞬間に第 1 交換法則に従って

制御タスク
1.スターと接続されたときの対称電気回路では、Z = 5ej30V Ohm;

ニュートラル接地
中性点が接地されたネットワーク内の単相短絡の電流は十分に大きく、アークの発生を伴います。 これにより、炭鉱や敷地内でそのようなネットワークを使用することができなくなります。

孤立したニュートラル
絶縁されたニュートラルを備えたネットワークでの単相地絡では、短絡電流は絶縁抵抗によって決定され、それは次に能動抵抗と容量性抵抗によって決定されます

保護アース
保護接地とは、通電されていないが通電される可能性がある電気設備のすべての非通電金属部分を意図的にアースに接続することです。

保護無効化。 動作原理
接地とは、電気設備の金属製の非通電部分をゼロの繰り返し接地線で意図的に電気接続することです (図 49)。

磁場と強磁性体を特徴付ける基本量
さまざまな技術分野で、電気エネルギーを機械エネルギーに変換する電磁機構およびデバイスが広く使用されています。 また、必要に応じて磁場を作成します。

完全な現行法
磁気回路の計算は、総電流の法則に基づいています。

交流回路における鉄共鳴現象
磁化曲線の非線形性は、磁気コア上のコイルの誘導リアクタンスの非線形性を引き起こし、誘導リアクタンスはそれがない場合よりも何倍も大きくなります。

変圧器
変圧器は、ある電圧レベルの電流を同じ周波数の別の電圧レベルの交流電流に変換するように設計された電気装置です。 それらの。

単相変圧器
単相変圧器の例を使用して、変圧器の動作原理を考えてみましょう。これは、2つの巻線w1とw2を持つ磁気回路を概略的に示しています(図56

非同期モーター
非同期モーターは、そのシンプルさと信頼性から、さまざまなメカニズムの電気駆動装置として最も一般的です。 世界で生産される全エネルギーの 60% 以上が毛皮に変換されます

同期機
AC同期機は、一定の作動トルクを必要とする機構で使用されます。 このようなメカニズムには、コンプレッサー、ファン、ポンプなどが含まれます。

直流機
DC 電気機械は、電気エネルギーを機械エネルギーに、またはその逆に変換するように設計されています。 したがって、前者の場合はエンジンと呼ばれ、後者の場合は遺伝子と呼ばれます。

電気の安全性を確保
電気回路を切り替える(電気受信機をオンまたはオフにする)と、発散接点間で火花放電またはアークが発生します。 爆発性雰囲気中(炭鉱内)

電気ネットワークの分離の制御。 リークリレー
絶縁されたニュートラルを備えたネットワークの単相短絡は、障害電流が小さいため、気付かれない場合があります。 しかし、気づかれず、時間内に切断されない単相

保護シャットダウンの割り当て
保護シャットダウンの目的は、電気設備内の人に感電の危険がある場合に、電気設備を自動的にシャットダウンすることです。 保護対策 - ネットワークセクションの迅速なシャットダウン

地絡検知装置
電気設備の本体に危険な電圧が発生すると(図72)、漏れ電流が発生し、電流リレーRTが作動し、本体と地面の間に接続され、通常閉接点が開きます

Pn接合とその性質
半導体デバイスの働きは、半導体の性質を利用したものです。 半導体は、導体と誘電体の中間の位置を占めます。 半導体は

半導体ダイオード
半導体ダイオードは、1 つの電子正孔 p-n 接合を含む 2 電極半導体デバイスです。 設計上、半導体ダイオードは分割されています

場合によっては、電圧フィードバック係数が考慮されます
値 h12 » 2×10-3-2×10-4

集積回路
集積回路は、少なくとも 5 つの能動素子 (トランジスタ、ダイオード) と受動素子 (抵抗器、コンデンサ、チョーク) を含むマイクロエレクトロニクス製品です。

エミッター共通バイポーラトランジスタアンプ
検討中の増幅器 (図 97) は、低周波数範囲の高調波信号 (正弦波形状の信号) を増幅するように設計されています。 そのような回路の名前は、エミッターがここにあるという事実によって説明されます

オペアンプの微分ゲインは、次の関係によって決まります。
それぞれ Uin1 = const および Uin2 = const の場合

誘導性フィードバックを備えた正弦波振動の LC 発振器
図上。 図105は、誘導フィードバックを伴う正弦波振動のLC自己発振器の簡略図を示す。 n-p-n 型トランジスタ、発振回路 L

ダブルTブリッジRC発振器
二重の T 字型ブリッジを備えた RC オシレータのスキームを考えてみましょう (図 106)。 非常に低い周波数、w ® 0 では、コンデンサの抵抗が

論理要素の記号と真理値表
「NOT」演算または論理否定演算とは、この演算中に、論理関数 Y が引数 X と反対であることを意味します。分析的には、これは次のように記述できます。

集積回路
論理集積回路の品質を評価するために、それらの主なパラメータと特性が使用されます。 主なパラメータは次のとおりです。 1. パフォーマンス - 応答時間

RSフリップフロップ
非同期 RS フリップフロップは最も単純で、パルスおよびデジタル技術で広く使用されています。 特に、それらは他のタイプのトリガーの基礎として機能し、簡単に構築できます

デジタルパルスカウンター
デジタル パルス カウンター (DSC) は、入力パルス数のカウントを実装し、この数を何らかのコードで固定するデバイスです。 通常、カウンターはトリガーに基づいて構築されます (h

アナログ - デジタルおよびデジタル - アナログコンバータ
デジタル/アナログ コンバーター (DAC) は、デジタル コードをアナログ信号に変換するように設計されたデバイスです。 図上。 図114は、単純なDACの図を示している。 DACプレゼンツ

マイクロプロセッサとマイクロコンピュータ
プロセッサ - 特定のプログラムに従って情報を処理するように設計されたデバイス。 マイクロプロセッサ - 1 つまたは複数の統合されたマイクロの統合技術によって作られたプロセッサ