Wzmacniacze – ogólne Wzmacniacze – ogólne informacjeinformacje

Mateusz Mateusz WieczorkiewiczWieczorkiewiczRadosław ZaciraRadosław Zacira

Symbol graficzny:a) powszechnie stosowany

symbol;b) dodatkowo zaznaczone napięcia zasilające oraz

napięcia wejściowe i wyjściowe

WzmacniaczWzmacniacz - to układ elektroniczny, - to układ elektroniczny, którego zadaniem jest wytworzenie na którego zadaniem jest wytworzenie na wyjściu sygnału o wartości większej, wyjściu sygnału o wartości większej, proporcjonalnej do sygnału wejściowego. proporcjonalnej do sygnału wejściowego.

Dzieje się to kosztem energii pobieranej Dzieje się to kosztem energii pobieranej z zewnętrznego źródła zasilania.z zewnętrznego źródła zasilania.

Wzmacniacze są budowane przy użyciu Wzmacniacze są budowane przy użyciu elementów aktywnych (niegdyś lamp elementów aktywnych (niegdyś lamp elektronowych, obecnie tranzystorów).elektronowych, obecnie tranzystorów).

Podział wzmacniaczyPodział wzmacniaczy Ze względu na parametr sygnału,

który jest wzmacniany, wzmacniacze dzielone są na:* wzmacniacze prądu (współczynnik

wzmocnienia napięciowego równy jest 1)* wzmacniacze napięcia (współczynnik wzmocnienia prądowego równy jest 1)* wzmacniacze mocy (wzmacniane są równocześnie prąd i napięcie) – najczęściej stosowane we wzmacniaczach akustycznych

Ze względu na rodzaj wzmacnianego sygnału elektrycznego stosuje się podział:* wzmacniacze stałoprądowe (lub wzmacniacze przebiegów wolnozmiennych)

* wzmacniacze pasmowe – wzmacniają sygnał z zadanego zakresu częstotliwości

* wzmacniacze selektywne – zakres częstotliwości jest względnie wąski * wzmacniacze szerokopasmowe

Najważniejsze parametry elektryczne wzmacniaczy to:

* współczynnik wzmocnienia prądowego

* współczynnik wzmocnienia napięciowego

* rezystancja (impedancja) wejściowa – określa jak bardzo wzmacniacz obciąża źródło sygnału (im większa, tym lepiej)

* rezystancja (impedancja) wyjściowa – określa jak duża część wzmocnionego sygnału zostanie "stracona" w obwodach wzmacniacza (im mniejsza, tym lepiej)

* pasmo przenoszonych częstotliwości

* stosunek sygnał/szum

Wartość wzmocnienia prądowego obliczamy ze wzoru :

we

wyi II

k

Wzmocnienie napięciowe wylicza się natomiast z zależności:

we

wyu UU

k

Rodzaje wzmacniaczy – opisRodzaje wzmacniaczy – opis

1. Wzmacniacze szerokopasmowe1. Wzmacniacze szerokopasmowe2. Wzmacniacze selektywne2. Wzmacniacze selektywne3. Wzmacniacze mocy3. Wzmacniacze mocy4. Wzmacniacz scalony4. Wzmacniacz scalony

1. WZMACNIACZE 1. WZMACNIACZE SZEROKOPASMOWESZEROKOPASMOWE

Wzmacniacze szerokopasmowe - wzmacniają sygnały o szerokim widmie częstotliwości.

Zastosowanie wzmacniaczy szerokopasmowych:

- wzmacniacze teletransmisyjne - wzmacniacze odbiorników telewizyjnych - wzmacniacze urządzeń radarowych

Przykładowa charakterystyka ampiltudowa

Charakterystyki częstotliwościowe Charakterystyka fazowa wzmacniacza Charakterystyka fazowa wzmacniacza

szerokopasmowego powinna wykazywać stałą szerokopasmowego powinna wykazywać stałą wartość przesunięcia fazowego w dużym zakresie wartość przesunięcia fazowego w dużym zakresie częstotliwości. Jeżeli charakterystyka ta wykazuje częstotliwości. Jeżeli charakterystyka ta wykazuje zmianę kąta przesunięcia fazowego, to musi to być zmianę kąta przesunięcia fazowego, to musi to być liniowa zmiana w funkcji częstotliwości. liniowa zmiana w funkcji częstotliwości.

Wzmacniacz, który spełnia te warunki, nie Wzmacniacz, który spełnia te warunki, nie zniekształca przenoszonego sygnału odkształconego zniekształca przenoszonego sygnału odkształconego można nazwać wzmacniaczem szerokopasmowym można nazwać wzmacniaczem szerokopasmowym

Charakterystyki częstotliwościowe wzmacniaczy o jednakowym paśmie przenoszenia:

a) szerokopasmowego b) pasmowego

2.Wzmacniacze selektywne

Zadaniem wzmacniaczy selektywnych jest wydzielenie z sygnału wejściowego składowych o częstotliwości bliskiej częstotliwości środkowej f0 (w interesującym nas paśmie) i wytłumienie pozostałych składowych sygnału. Wzmacniacze selektywne dzieli się na: wzmacniacze z selektywnym sprzężeniem zwrotnym, nazywane filtrami aktywnymi lub ampifiltrami, oraz wzmacniacze rezonansowe.

Głównym zastosowaniem wzmacniaczy selektywnych są urządzenia odbiorcze (radiowe, telewizyjne, radarowe), analogowe systemy telekomunikacyjne, modemy, filtracja sygnałów pomiarowych.

Parametry wzmacniaczy selektywnych

- Selektywność: Selektywnością wzmacniacza jest nazywana zdolność

do tłumienia sygnałów o częstotliwościach leżących poza pasmem przenoszenia, czyli: sygnałów niepożądanych.

- Częstotliwość środkowa: Jest to częstotliwość(fo) przy której wzmacniacz

selektywny posiada maksimum charakterystyki czyli wartość jeden.

- Pasmo trzydecybelowe: Jest to przedział częstotliwości w którym wzmocnienie

wzmacniacza zmalało o 3dB w stosunku do wzmocnienia przy częstotliwości środkowej fo

- Pasmo dwudziestodecbelowe: Jest to zakres częstotliwości, w którym wzmocnienie

wzmacniacza zmalało do poziomu -20dB

3. WZMACNIACZE MOCY Wzmacniacze mocy stosuje się do wzmacniania Wzmacniacze mocy stosuje się do wzmacniania

sygnałów akustycznychsygnałów akustycznych

Budowa wzmacniacza mocyBudowa wzmacniacza mocy

Sygnał wej. jest podawany na wej. wzmacniacza

napięciowego (m.cz.) z którego poprzez stopień sterujący jest odprowadzany do stopnia wyjściowego. Następnie sygnał podawany jest na odbiornik np. głośnik oraz poprzez pętle ujemnego sprzężenia zwrotnego na wejście wzmacniacza napięciowego. Dzięki sprzężeniu zwrotnemu uzyskuje się stabilizacje punktów pracy tranzystorów a co za tym idzie minimalizację zniekształceń nieliniowych.

Klasy pracy tranzystoraKlasy pracy tranzystora W zależności od położenia punktu pracy

tranzystorów wzmacniacze mocy dzieli się na klasy:

A, B, AB, C,T KLASA A -Sygnał wejściowy podawany na dany

stopień wzmacniający powoduje, że przez element aktywny tego wzmacniacza płynie prąd przez cały okres T sygnału sterującego. Sprawność dla wzmacniaczy pracujących w klasie A wynosi max 50%.

KLASA B -Sygnał wejściowy podawany na dany stopień wzmacniający powoduje, że element aktywny tego wzmacniacza przewodzi prąd tylko przez połowę okresu T trwania sygnału sterującego. Sprawność dla wzmacniaczy pracujących w klasie B wynosi ok.78,5%.

KLASA AB - Sygnał wejściowy podawany na dany stopień wzmacniający powoduje, że element aktywny tego wzmacniacza przewodzi prąd przez czas krótszy niż jeden okres T trwania sygnału sterującego, ale dłuższy niż pół okresu. Klasa AB charakteryzuje się sprawnością rzędu 50-70% z małymi zniekształceniami.

KLASA C - Sygnał wejściowy podawany na dany stopień wzmacniający powoduje, że element aktywny tego wzmacniacza przewodzi prąd przez czas krótszy niż pół okresu T trwania sygnału sterującego.

KLASA T – wzmacniacz klasy T jest procesorem sygnałowym sterującym wyjściowymi tranzystorami w sposób wyznaczony przez sygnał wejściowy i sygnał sprzężenia zwrotnego. Współczynnik zniekształceń nieliniowych poniżej 0,08% ,sprawność wynosi w granicy 70-90% tym samym klasa T łączy ze sobą zalety klas A, AB, D

PARAMETRY WZMACNIACZA MOCYPARAMETRY WZMACNIACZA MOCY

Do podstawowych parametrów wzmacniacza mocy zaliczamy :

- wzmocnienie mocy- moc wyjściowa mierzona w watach-współczynnik sprawności energetycznej –jest

definiowany jako stosunek mocy wydzielonej w obciążeniu do mocy pobieranej z zasilacza i podawany w %

- współczynnik zniekształceń nieliniowych (współczynnik zawartości harmonicznych) – jest miarą zniekształceń sygnału wyjściowego wzmacniacz

- pasmo przenoszenia częstotliwości

CHARAKTERYSTYKI WZMACNIACZA MOCY

Charakterystyka przejściowaCharakterystyka przejściowa moc wyjściowa w funkcji napięcia moc wyjściowa w funkcji napięcia wejściowegowejściowego

- napięcie przesterowania- napięcie przesterowania - moc znamionowa- moc znamionowa

Charakterystyka zniekształceńCharakterystyka zniekształceń wzmacniacza mocywzmacniacza mocynapięcie wyjściowe w funkcji napięcia napięcie wyjściowe w funkcji napięcia wejściowegowejściowego

h – h – współczynnik zniekształceń nieliniowychwspółczynnik zniekształceń nieliniowych

Charakterystyka częstotliwościowa i charakterystyka zniekształceń

Moc wyjściowa w funkcji częstotliwości Moc wyjściowa w funkcji częstotliwości

Charakterystyka obciążeniowaCharakterystyka obciążeniowa

Zależność mocy wyjściowej wzmacniacza od wartości rezystancji obciążenia

- moc znamionowa- moc znamionowa - rezystancja wyjściowa- rezystancja wyjściowa - optymalna rezystancja obciążenia (dla wzmacniaczy akustycznych wynosi 4–8 ohm)- optymalna rezystancja obciążenia (dla wzmacniaczy akustycznych wynosi 4–8 ohm) h – współczynnik zniekształceń nieliniowychh – współczynnik zniekształceń nieliniowych

Charakterystyka energetyczna

- moc pobrana z zasilacza

- moc oddawana do obciążenia

- moc tracona w tranzystorach

Wzmacniacz scalonyWzmacniacz scalonyWzmacniacze scalone dzielimy ze względu na wykonanie :- układy monolityczne których moc nie przekracza 30W są

wytwarzane w podłożu z monokryształu krzemu. Zwiększenie mocy wyj. odbywa się kosztem jakości sygnału wyjściowego

-układy hybrydowe – mają o wiele większą moc (do 200 W ) oraz wysoką jakość są wytwarzane w technice warstwowej która jest znacznie droższa od wytwarzania układów monolitycznych.

Schemat scalonego wzmacniacza mocy TDA 2040 z zasilaniem symetrycznym

LiteraturaLiteraturahttp://www.scribd.com/doc/425625/Symbole-graficzne-elementow-elektronicznych

http://pl.wikipedia.org/wiki/Wzmacniacz_operacyjny

Notatki własne

http://pl.wikipedia.org/wiki/Wzmacniacz_mocy

Dziękuje za uwagęDziękuje za uwagę