Proiectarea etajelor de amplificare de tensiune și putere în baza tranzistorului bipolar

INTRODUCERE

În dezvoltarea sa electronica, a cunoscut o furtunoasa evolutie datorită a patru tipuri de elemente, numele acestor elemente se aseamana cu functia pe care o indeplineste in circuitul electronic și anume: dielectrici, conductori, supraconductori și semiconductori. Un rol deosebit în tehnica radio o au semiconductorii, a căror rezistenţă se micşorează cu creşterea temperaturii şi depinde în mare măsură de prezenţa impurităţilor in ele. Întrucît conductibilitatea semiconductoarelor poate fi uşor dirijată, ele se folosesc în diodele semiconductoare şi tranzistoare destinate pentru amplificarea şi generarea oscilaţiilor electrice. Funcţia de amplificare este cea mai importantă caracteristică a tranzistorului, ea rezultînd din însăşi funcţionarea sa. Dispozitivele utilizate pentru a amplifica tensiunea, puterea sau curentul este numit amplificator, respectiv tranzistorul poate fi numit un amplificator care. Amplificatoarele sunt numite dispozitivele ce conțin cel puțin un element activ și un circuit care realizează funcția de amplificare. Amplificarea se realizează prin marirea puterii de intrare adică a amplitudinii semnalului, la ieșire avînd un semnal de aceiași formă, însa cu o amplitudă mai mare. Necesitate amplificarii semnalelor în circuitele electronice este cauzată de existența unor dispozitive care necesita o valoare constantă a semnalului de intrare pentru a funcționa, a altă cauză este că semnalul electric datorită faptului că circulă prin fire de cupru sau din alte metale se atenuiază datorită transformarii, sau consumării lui in elementele active și pasive. Pentru a realiza un aplificator este necesar să existe o sursa de curent sau sarcină la generarea caruia amplituda semnalului se v-a mări fară modificarea formei lui inițiale. În circuitele electronice de multe ori pentru amplificarea curentului se utilizază amplificatorul operațional care este un dispozitiv format din mai multe circuite analogice amplificatoare.

1. Noţiuni generale

Procesul în care are loc dirijarea unei cantităţi mici de energie cu o cantitate mult mai mare este numit procesul de amplificare, acesta fiind omogen şi continuu. Dispozitivele ce efectuează aşa dirijare cu energie se numesc amplificatoare. Dacă energia cu care dirijăm şi cea dirijată sunt electrice, atunci aşa amplificatoare vor fi amplificatoare de semnale electrice, ce se utilizează pe larg în multe ramuri ale tehnicii. În dependenţă de tipul sarcinei amplificate, amplificatoarele se împart în: de curent, de tensiune, de putere. De asemenea amplificatoarele pot fi cu un singur etaj, cu două etaje sau mai mult de două. Dacă amplificatorul constă din mai multe etaje, atunci legările între etaje pot fi directe, capacitivă (între etaje este o capacitate), prin intermediul transformatorului, legare optică.

Coeficientul de amplificare reprezintă raportul dintre valoarea semnalului de ieşire către o valoare a semnalului de intrare. O condiţie de bază este că ambele valori să fie omogene. În dependenţă de tipul semnalului de la ieşire şi cel de întrare, deosebim :

a) coeficient de amplificare după tensiune : (1.1)

b) coeficient de amplificare după curent : (1.2)

c) coeficient de amplificare după putere : (1.3)

O particularitate a amplificatoarelor o reprezintă reacţia. Ea este procedeul aplicării semnalului de ieşire sau a unei părţi a lui la intrarea lui. Circuitele ce asigură acest proces sunt numite circuite de reacţie. Dacă semnalul de reacţie se adună cu cel de intrare, atunci avem reacţie pozitivă, în caz contrar vom avea reacţie negativă. În cazul reacţiei pozitive valoarea amplificării de buclă trebuie să fie mai mică ca 1, în caz contrar amplificatorul devine un generator de autoexcitare, adică semnalul de ieşire nu depinde de semnalul de intrare. În cazul reacţiei negative coeficientul de amplificare nu e limitat de nici o condiţie.Reacţia negativă permite lărgirea benzii de trecere a amplificatorului, micşorează defazajul între semnalul de ieşire şi cel de intrare, micşorează distorsiunile ne- lineare şi nivelul zgomotului propriu ce apar în amplificator cuprins de această reacţie.

Clasificarea reacţiei de amplificare se face în felul următor :

• După natura semnalului cu preponderență amplificat, se întîlnesc:

- amplificatoare de tensiune;

- amplificatoare de curent;

- amplificatoare de putere.

Primele două categorii au la intrare semnale electrice de amplitudini relativ mici, fiind numite „de semnal mic”. Cea de-a treia categorie de amplificatoare trebuie să furnizeze la ieșire puteri mari (cel puțin de ordinul waților), cu un randament acceptabil; ele lucrează aproape de posibilitațile lor maxime în privința puterii disipate, a curentilor și a tensiuni lor - de aceea se numesc amplificatoare „de semnal mare”.