Calculul Etajelor de Amplificare

1. Introducere

Un amplificator este un circuit electronic care măreşte puterea unui semnal electric, lăsînd neschimbată variaţia lui în timp.

De exemplu,un transformator sau un circuit acordat nu reprezintă amplificatoare,deşi măresc tensiunea sau curentul la ieşire,întrucît nu sînt capabile să mărească puterea semnalului de intrare.

Prin definiţie,amplificarea în tensiune este raportul dintre tensiunea de la ieşirea şi cea de la intrare ;amplificarea în curent este raportul

dintre curentul de ieşire şi curentul de intrare ,iar amplificarea în putere este raportul dintre puterile de ieşire şi respectiv intrarea .Aşadar:

În ceea ce priveşte clasificarea amplificatoarelor, aceasta se face cu mai multe criterii. Astfel, după mărimea semnalului de la ieşire se împart în:

• amplificatoare de semnal mic (sau amplificatoare de tensiune);

• amplificatoare de semnal mare (sau amplificatoare de putere ).

După durata de conducţie a elementului activ, se pot împărţi în:

• amplificatoare clasă A, la care unghiul de conducţie ;

• amplificatoare clasă AB, la care (adică durata de conducţie este mai mare decît durata de blocare);

• amplificatoare clasă B, caracterizate prin (deci durata de conducţie este egală cu cea de blocare);

• amplificatoare clasă C, avînd (durata de conducţie mai mică decît cea de blocare);

• amplificatoare clasă D,care au de asemenea ,dar lucrează în regim de impulsuri dreptunghiulare.

O altă clasificare posibilă este după banda de frecvenţe transmisă;astfel, există următoarele categorii:

• amplificatoare de curent continuu, care transmit banda cuprinsă între zero şi o frecvenţă oarecare f;

• amplificatoare de bandă largă- aceastea transmit o bandă ( ) , raportul dintre frecvenţa de sus şi frecvenţa de jos fiind cuprins între şi ;

• amplificatoare selective , care au deci transmit o bandă îngustă în jurul unei frecvenţe fixe.

Se consideră că funcţionarea amplificatorului este satisfăcătoare dacă puterea la ieşire nu scade sub jumătate din puterea dată la mijlocul benzii .

Aceasta înseamnă că pentru corespunde o variaţie a cîştigului cu dB sau în tensiuni revine la

Cu aceste precizări se poate delimita domeniul de frecvenţă al unui amplificator.

Amplificatoarele de putere se caracterizează prin faptul că lucrează cu semnale mari, astfel încît să se obţină o putere utilă cît mai mare într-osarcină

dată.

De regulă sarcina este constituită dintr-un releu, servomotor sau difuzor, ceea ce face ca rezistenţa pe care se debitează putere să fie cuprinsă şi .

Domeniul căruia îi aparţine puterea utilă se întinde de la sute de miliwaţi pînă la sute de waţi.

Este evident că pentru a obţine aceste puteri, punctul de funcţionare va avea excursii relativ mari,lucru care are trei consecinţe:

• calculul nu mai poate fi făcut cu parametrii de semnal mic,deoarece aceştia suferă variaţii importante;

• întrucît punctul de funcţionare intră în regiunile neliniare, sau în domeniul lor adiacente, trebuie impus un grad de distorsiuni admisibil;

• există riscul de a scoate tranzistorul din regiunea în care lucrează stabil,

ceea ce poate duce la distugerea acestuia.

La aplicaţiile care necesită comanda unui releu sau servomotor,distorsiunile nu constituie un criteriu limitativ (ca de exemplu la amplificatoarele de audiofrecvenţă, unde se urmăreşte o redare cît mai fidelă a programelor, înregistrărilor etc.).

Amplificatoarele de putere se împart în trei categorii:

1. amplificatoare liniare (clasă A), caracterizate prin faptul că toate tranzistoarele lucrează tot timpul în regiunea activă normală a caracteristicilor (aici prin „liniar” trebuie înţeles că se urmăreşte obţinerea unei relaţii cît mai liniare între intrarea şi ieşirea amplificatorului);

2. amplificatoare cuasiliniare (clasă B şi clasă AB) la care unele tranzistoare pot fi blocate sau saturate în anumite intervale de timp, dar ieşirea cicuitului depinde totuşi printr-o relaţie liniară de intare;

3. amplificatoare neliniare (clasă C şi clasă D), unde cel puţin în anumite momente din timp relaţia ieşire-intrare este neliniară.

Un alt criteriu de clasificare este după conexiunea în care lucrează tranzistoarele de putere.Astfel,conexiunea EC are posibilitate de a da amplificarea în putere cea mai mare, lucru care o recomandă pentru acest gen de aplicaţii.Conexiunea BC oferă o amplificare în putere ceva mai mică (circa 25-30 dB, faţă de 35-40 dB în cazul conexiunii EC), dar prezintă avantajul unei comportări mai bune cu frecvenţa.Aceasta o face utilă în aplicaţiile la care trebuie furnizată o putere însemnată la frecvenţe mari.

Conexiunea CC, deşi are amplificarea în putere cea mai mică (în jur de 15-20

dB),este utilizată destul de des din două motive:

• are o rezistenţă de ieşire foarte mică , ceea ce uneori face inutil transformatorul de ieşire ,sarcina fiind legată direct;

• gradul de distorsiuni este redus, datorită reacţiei negative locale.