कम आवृत्ति एम्पलीफायर पूर्व-प्रवर्धन चरण। पूर्व-प्रवर्धन चरणों की विशेषताएं. भार क्षमता आकलन

"ट्वोज़" पर आधारित आउटपुट चरण

सिग्नल स्रोत के रूप में हम 2 kOhms (चित्र 3) के चरणों में ट्यून करने योग्य आउटपुट प्रतिरोध (100 ओम से 10.1 kOhms तक) के साथ एक प्रत्यावर्ती धारा जनरेटर का उपयोग करेंगे। इस प्रकार, जनरेटर के अधिकतम आउटपुट प्रतिरोध (10.1 kOhm) पर VC का परीक्षण करते समय, हम कुछ हद तक परीक्षण किए गए VC के ऑपरेटिंग मोड को एक खुले फीडबैक लूप वाले सर्किट के करीब लाएंगे, और दूसरे (100 ओम) में - एक बंद फीडबैक लूप वाले सर्किट के लिए।

मिश्रित द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर (बीटी) के मुख्य प्रकार चित्र में दिखाए गए हैं। 4. अक्सर वीसी में, एक ही चालकता के दो ट्रांजिस्टर (डार्लिंगटन "डबल") के आधार पर एक मिश्रित डार्लिंगटन ट्रांजिस्टर (छवि 4 ए) का उपयोग किया जाता है, कम अक्सर - अलग-अलग दो ट्रांजिस्टर के एक मिश्रित स्ज़ीक्लाई ट्रांजिस्टर (छवि 4 बी) वर्तमान नकारात्मक ओएस के साथ चालकता, और इससे भी कम अक्सर - एक समग्र ब्रिस्टन ट्रांजिस्टर (ब्रिस्टन, चित्र 4 सी)।
"डायमंड" ट्रांजिस्टर, एक प्रकार का सिज़िकलाई कंपाउंड ट्रांजिस्टर, चित्र में दिखाया गया है। 4 ग्राम। स्ज़ीक्लाई ट्रांजिस्टर के विपरीत, इस ट्रांजिस्टर में, "वर्तमान दर्पण" के लिए धन्यवाद, दोनों ट्रांजिस्टर वीटी 2 और वीटी 3 का कलेक्टर वर्तमान लगभग समान है। कभी-कभी शिकलाई ट्रांजिस्टर का उपयोग 1 से अधिक ट्रांसमिशन गुणांक के साथ किया जाता है (चित्र 4 डी)। इस मामले में, के पी =1+ आर 2/ आर 1। क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर (एफईटी) का उपयोग करके समान सर्किट प्राप्त किए जा सकते हैं।

1.1. आउटपुट चरण "ट्वोज़" पर आधारित हैं। "देउका" एक पुश-पुल आउटपुट चरण है जिसमें ट्रांजिस्टर डार्लिंगटन, स्ज़ीक्लाई सर्किट या उनके संयोजन (अर्ध-पूरक चरण, ब्रिस्टन, आदि) के अनुसार जुड़े होते हैं। डार्लिंगटन ड्यूस पर आधारित एक विशिष्ट पुश-पुल आउटपुट चरण चित्र में दिखाया गया है। 5. यदि इनपुट ट्रांजिस्टर VT 1, VT 2 के एमिटर रेसिस्टर R3, R4 (चित्र 10) विपरीत पावर बसों से जुड़े हैं, तो ये ट्रांजिस्टर बिना करंट कट-ऑफ के, यानी क्लास ए मोड में काम करेंगे।

आइए देखें कि दो "डार्लिग्ट शी" (चित्र 13) के लिए आउटपुट ट्रांजिस्टर की जोड़ी क्या देगी।

चित्र में. चित्र 15 पेशेवर और ऑनल एम्पलीफायरों में से एक में उपयोग किया जाने वाला वीके सर्किट दिखाता है।

वीके में सिकलाई योजना कम लोकप्रिय है (चित्र 18)। ट्रांजिस्टर यूएमजेडसीएच के लिए सर्किट डिजाइन के विकास के शुरुआती चरणों में, अर्ध-पूरक आउटपुट चरण लोकप्रिय थे, जब ऊपरी बांह को डार्लिंगटन सर्किट के अनुसार और निचले हिस्से को सिज़िकलाई सर्किट के अनुसार प्रदर्शन किया गया था। हालाँकि, मूल संस्करण में, वीसी हथियारों की इनपुट प्रतिबाधा विषम है, जिससे अतिरिक्त विकृति होती है। बैक्सैंडल डायोड के साथ ऐसे वीसी का एक संशोधित संस्करण, जो वीटी 3 ट्रांजिस्टर के बेस-एमिटर जंक्शन का उपयोग करता है, चित्र में दिखाया गया है। 20.

माने गए "दो" के अलावा, ब्रिस्टन वीसी का एक संशोधन है, जिसमें इनपुट ट्रांजिस्टर एमिटर करंट के साथ एक चालकता के ट्रांजिस्टर को नियंत्रित करते हैं, और कलेक्टर करंट एक अलग चालकता के ट्रांजिस्टर को नियंत्रित करता है (चित्र 22)। एक समान कैस्केड को क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर पर लागू किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, लेटरल एमओएसएफईटी (चित्र 24)।

आउटपुट के रूप में क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर के साथ सिज़िकलाई सर्किट के अनुसार हाइब्रिड आउटपुट चरण चित्र में दिखाया गया है। 28. आइए क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर (चित्र 30) का उपयोग करके एक समानांतर एम्पलीफायर के सर्किट पर विचार करें।

"दो" के इनपुट प्रतिरोध को बढ़ाने और स्थिर करने के एक प्रभावी तरीके के रूप में, इसके इनपुट पर एक बफर का उपयोग करने का प्रस्ताव है, उदाहरण के लिए, एमिटर सर्किट में एक वर्तमान जनरेटर के साथ एक एमिटर अनुयायी (छवि 32)।

जिन "दो" पर विचार किया गया, उनमें से चरण विचलन और बैंडविड्थ के मामले में सबसे खराब स्ज़ीक्लाई वीके था। आइए देखें कि ऐसे कैस्केड के लिए बफ़र का उपयोग क्या कर सकता है। यदि एक बफर के बजाय आप समानांतर में जुड़े विभिन्न चालकता वाले दो ट्रांजिस्टर का उपयोग करते हैं (चित्र 35), तो आप मापदंडों में और सुधार और इनपुट प्रतिरोध में वृद्धि की उम्मीद कर सकते हैं। सभी विचारित दो-चरण सर्किटों में से, क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर के साथ स्ज़ीक्लाई सर्किट ने खुद को गैर-रेखीय विकृतियों के मामले में सबसे अच्छा दिखाया। आइए देखें कि इसके इनपुट पर समानांतर बफ़र स्थापित करने से क्या होगा (चित्र 37)।

अध्ययन किए गए आउटपुट चरणों के मापदंडों को तालिका में संक्षेपित किया गया है। 1 .

तालिका का विश्लेषण हमें निम्नलिखित निष्कर्ष निकालने की अनुमति देता है:
- यूएन लोड के रूप में बीटी पर "ट्वोस" से कोई भी वीसी उच्च-निष्ठा वाले यूएमजेडसीएच में काम करने के लिए खराब रूप से अनुकूल है;
- आउटपुट पर डीसी के साथ वीसी की विशेषताएं सिग्नल स्रोत के प्रतिरोध पर बहुत कम निर्भर करती हैं;
- बीटी पर किसी भी "ट्वोस" के इनपुट पर एक बफर चरण इनपुट प्रतिबाधा को बढ़ाता है, आउटपुट के आगमनात्मक घटक को कम करता है, बैंडविड्थ का विस्तार करता है और सिग्नल स्रोत के आउटपुट प्रतिबाधा से मापदंडों को स्वतंत्र बनाता है;
- डीसी आउटपुट और इनपुट पर एक समानांतर बफर के साथ वीके सिकलाई (चित्र 37) में उच्चतम विशेषताएं (न्यूनतम विरूपण, अधिकतम बैंडविड्थ, ऑडियो रेंज में शून्य चरण विचलन) हैं।

"ट्रिपल्स" पर आधारित आउटपुट चरण

उच्च-गुणवत्ता वाले UMZCH में, तीन-चरण संरचनाओं का अधिक बार उपयोग किया जाता है: डार्लिंगटन ट्रिपलेट्स, डार्लिंगटन आउटपुट ट्रांजिस्टर के साथ शिकलाई, ब्रिस्टन आउटपुट ट्रांजिस्टर के साथ शिकलाई और अन्य संयोजन। वर्तमान में सबसे लोकप्रिय आउटपुट चरणों में से एक तीन ट्रांजिस्टर के मिश्रित डार्लिंगटन ट्रांजिस्टर पर आधारित वीसी है (चित्र 39)। चित्र में. चित्र 41 कैस्केड ब्रांचिंग के साथ एक वीसी दिखाता है: इनपुट रिपीटर्स एक साथ दो चरणों पर काम करते हैं, जो बदले में, प्रत्येक दो चरणों पर भी काम करते हैं, और तीसरा चरण सामान्य आउटपुट से जुड़ा होता है। परिणामस्वरूप, क्वाड ट्रांजिस्टर ऐसे वीसी के आउटपुट पर काम करते हैं।

वीसी सर्किट, जिसमें कंपोजिट डार्लिंगटन ट्रांजिस्टर को आउटपुट ट्रांजिस्टर के रूप में उपयोग किया जाता है, चित्र में दिखाया गया है। 43. चित्र 43 में वीसी के मापदंडों में काफी सुधार किया जा सकता है यदि आप इसके इनपुट में एक समानांतर बफर कैस्केड शामिल करते हैं जिसने खुद को "ट्वोस" (छवि 44) के साथ अच्छी तरह से साबित किया है।

चित्र में दिए गए चित्र के अनुसार वीके सिकलाई का प्रकार। समग्र ब्रिस्टन ट्रांजिस्टर का उपयोग करते हुए 4 ग्राम चित्र में दिखाया गया है। 46. चित्र में. चित्र 48 लगभग 5 के ट्रांसमिशन गुणांक के साथ सिज़िकलाई ट्रांजिस्टर (छवि 4ई) पर वीके का एक प्रकार दिखाता है, जिसमें इनपुट ट्रांजिस्टर क्लास ए में काम करते हैं (थर्मोस्टेट सर्किट नहीं दिखाए गए हैं)।

चित्र में. चित्र 51 केवल एक इकाई संचरण गुणांक के साथ पिछले सर्किट की संरचना के अनुसार वीसी दिखाता है। यदि हम चित्र में दिखाए गए हॉक्सफोर्ड नॉनलाइनरिटी सुधार के साथ आउटपुट स्टेज सर्किट पर ध्यान नहीं देते हैं तो समीक्षा अधूरी होगी। 53. ट्रांजिस्टर VT 5 और VT 6 मिश्रित डार्लिंगटन ट्रांजिस्टर हैं।

आइए आउटपुट ट्रांजिस्टर को लेटरल प्रकार के क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर से बदलें (चित्र 57)

आउटपुट ट्रांजिस्टर के एंटी-संतृप्ति सर्किट धाराओं के माध्यम से समाप्त करके एम्पलीफायरों की विश्वसनीयता बढ़ाने में योगदान देते हैं, जो उच्च आवृत्ति संकेतों को क्लिप करते समय विशेष रूप से खतरनाक होते हैं। ऐसे समाधानों के प्रकार चित्र में दिखाए गए हैं। 58. ऊपरी डायोड के माध्यम से, संतृप्ति वोल्टेज के करीब पहुंचने पर अतिरिक्त बेस करंट को ट्रांजिस्टर के कलेक्टर में छुट्टी दे दी जाती है। पावर ट्रांजिस्टर का संतृप्ति वोल्टेज आमतौर पर 0.5...1.5 V की सीमा में होता है, जो लगभग बेस-एमिटर जंक्शन पर वोल्टेज ड्रॉप के साथ मेल खाता है। पहले विकल्प (छवि 58 ए) में, बेस सर्किट में अतिरिक्त डायोड के कारण, एमिटर-कलेक्टर वोल्टेज लगभग 0.6 वी (डायोड में वोल्टेज ड्रॉप) तक संतृप्ति वोल्टेज तक नहीं पहुंचता है। दूसरे सर्किट (छवि 58 बी) में प्रतिरोधों आर 1 और आर 2 के चयन की आवश्यकता होती है। सर्किट में निचले डायोड को पल्स सिग्नल के दौरान ट्रांजिस्टर को जल्दी से बंद करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। इसी तरह के समाधानों का उपयोग बिजली स्विचों में किया जाता है।

अक्सर, गुणवत्ता में सुधार के लिए, यूएमजेडसीएच अलग बिजली आपूर्ति से सुसज्जित होते हैं, जो इनपुट चरण और वोल्टेज एम्पलीफायर के लिए 10...15 वी तक बढ़ जाते हैं और आउटपुट चरण के लिए कम हो जाते हैं। इस मामले में, आउटपुट ट्रांजिस्टर की विफलता से बचने और प्री-आउटपुट ट्रांजिस्टर के अधिभार को कम करने के लिए, सुरक्षात्मक डायोड का उपयोग करना आवश्यक है। आइए अंजीर में सर्किट के संशोधन के उदाहरण का उपयोग करके इस विकल्प पर विचार करें। 39. यदि इनपुट वोल्टेज आउटपुट ट्रांजिस्टर की आपूर्ति वोल्टेज से ऊपर बढ़ जाता है, तो अतिरिक्त डायोड वीडी 1, वीडी 2 खुल जाते हैं (चित्र 59), और ट्रांजिस्टर वीटी 1, वीटी 2 का अतिरिक्त बेस करंट पावर बसों पर डंप हो जाता है। अंतिम ट्रांजिस्टर. इस मामले में, वीसी के आउटपुट चरण के लिए इनपुट वोल्टेज को आपूर्ति स्तर से ऊपर बढ़ने की अनुमति नहीं है और ट्रांजिस्टर वीटी 1, वीटी 2 का कलेक्टर वर्तमान कम हो गया है।

पूर्वाग्रह सर्किट

पहले, सादगी के उद्देश्य से, UMZCH में बायस सर्किट के बजाय, एक अलग वोल्टेज स्रोत का उपयोग किया जाता था। कई विचारित सर्किट, विशेष रूप से, इनपुट पर समानांतर अनुयायी के साथ आउटपुट चरणों को पूर्वाग्रह सर्किट की आवश्यकता नहीं होती है, जो उनका अतिरिक्त लाभ है। आइए अब विशिष्ट विस्थापन योजनाओं को देखें, जिन्हें चित्र में दिखाया गया है। 60, 61.

स्थिर वर्तमान जनरेटर। आधुनिक यूएमजेडसीएच में कई मानक सर्किट का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है: एक अंतर कैस्केड (डीसी), एक वर्तमान परावर्तक ("वर्तमान दर्पण"), एक स्तर शिफ्ट सर्किट, एक कैस्कोड (धारावाहिक और समानांतर बिजली आपूर्ति के साथ, बाद वाले को ए भी कहा जाता है) "टूटा हुआ कैस्कोड"), एक स्थिर जनरेटर करंट (जीएसटी), आदि। उनका सही उपयोग UMZCH की तकनीकी विशेषताओं में काफी सुधार कर सकता है। हम मॉडलिंग का उपयोग करके मुख्य जीटीएस सर्किट (चित्र 62 - 6 6) के मापदंडों का अनुमान लगाएंगे। हम मान लेंगे कि जीटीएस यूएन का भार है और वीसी के समानांतर जुड़ा हुआ है। हम वीसी के अध्ययन के समान तकनीक का उपयोग करके इसके गुणों का अध्ययन करते हैं।

वर्तमान परावर्तक

माना गया जीटीएस सर्किट एकल-चक्र यूएन के लिए गतिशील भार का एक प्रकार है। एक डिफरेंशियल कैस्केड (डीसी) वाले यूएमजेडसीएच में, यूएन में एक काउंटर डायनेमिक लोड को व्यवस्थित करने के लिए, वे "करंट मिरर" या, जैसा कि इसे "करंट रिफ्लेक्टर" (ओटी) भी कहा जाता है, की संरचना का उपयोग करते हैं। UMZCH की यह संरचना होल्टन, हाफलर और अन्य के एम्पलीफायरों की विशेषता थी। वर्तमान रिफ्लेक्टर के मुख्य सर्किट चित्र में दिखाए गए हैं। 67. वे या तो एकता संचरण गुणांक (अधिक सटीक रूप से, 1 के करीब) के साथ हो सकते हैं, या अधिक या कम इकाई (स्केल वर्तमान परावर्तक) के साथ हो सकते हैं। एक वोल्टेज एम्पलीफायर में, ओटी करंट 3...20 एमए की सीमा में होता है: इसलिए, हम सभी ओटी का परीक्षण उदाहरण के लिए, चित्र में दिए गए आरेख के अनुसार लगभग 10 एमए के करंट पर करेंगे। 68.

परीक्षण के परिणाम तालिका में दिए गए हैं। 3.

एक वास्तविक एम्पलीफायर के उदाहरण के रूप में, एस. बॉक पावर एम्पलीफायर सर्किट, रेडियोमिर जर्नल, 201 1, नंबर 1, पी में प्रकाशित। 5 - 7; क्रमांक 2, पृ. 5 - 7 रेडियोटेक्निका संख्या 11, 12/06

लेखक का लक्ष्य उत्सव की घटनाओं और डिस्को के दौरान "स्पेस" ध्वनि के लिए उपयुक्त पावर एम्पलीफायर का निर्माण करना था। बेशक, मैं चाहता था कि यह अपेक्षाकृत छोटे आकार के केस में फिट हो और आसानी से ले जाया जा सके। इसके लिए एक और आवश्यकता घटकों की आसान उपलब्धता है। हाई-फाई गुणवत्ता प्राप्त करने के प्रयास में, मैंने एक पूरक-सममित आउटपुट स्टेज सर्किट चुना। एम्पलीफायर की अधिकतम आउटपुट पावर 300 W (4 ओम लोड में) पर सेट की गई थी। इस शक्ति के साथ, आउटपुट वोल्टेज लगभग 35 V है। इसलिए, UMZCH को 2x60 V के भीतर द्विध्रुवी आपूर्ति वोल्टेज की आवश्यकता होती है। एम्पलीफायर सर्किट चित्र में दिखाया गया है। 1 . UMZCH में एक असममित इनपुट है। इनपुट चरण दो विभेदक एम्पलीफायरों द्वारा बनता है।

ए पेट्रोव, रेडिओमिर, 201 1, नंबर 4 - 12

पूर्ण निम्न-आवृत्ति ULF एम्पलीफायर का ब्लॉक आरेख चित्र 14 में दिखाया गया है।

चित्र: 14 यूएलएफ का ब्लॉक आरेख।

इनपुट चरणपूर्व-प्रवर्धन चरणों के समूह से अलग किया गया है, क्योंकि यह सिग्नल स्रोत के साथ समन्वय के लिए अतिरिक्त आवश्यकताओं के अधीन है।

सिग्नल सोर्स शंटिंग को कम करने के लिए आर मैंकम इनपुट प्रतिबाधा एम्पलीफायर आर इन~निम्नलिखित शर्त पूरी होनी चाहिए: आर इन~ >> आर मैं

अक्सर, इनपुट चरण एक एमिटर फॉलोअर होता है, जिसमें आर इन~ 50 kOhm या अधिक तक पहुँच जाता है, या क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर का उपयोग किया जाता है जिनका इनपुट प्रतिरोध बहुत अधिक होता है।

इसके अलावा, इनपुट चरण में अधिकतम सिग्नल-टू-शोर अनुपात होना चाहिए, क्योंकि यह पूरे एम्पलीफायर के शोर गुणों को निर्धारित करता है।

समायोजनआपको आउटपुट पावर स्तर (वॉल्यूम, संतुलन) को तुरंत सेट करने और आवृत्ति प्रतिक्रिया (समय) के आकार को बदलने की अनुमति देता है।

अंतिम चरणन्यूनतम नॉनलाइनियर सिग्नल विरूपण और उच्च दक्षता के साथ लोड में आवश्यक आउटपुट पावर प्रदान करें। अंतिम कैस्केड की आवश्यकताएं उनकी विशेषताओं द्वारा निर्धारित की जाती हैं।

1. स्पीकर सिस्टम के कम-प्रतिबाधा भार के लिए पावर एम्पलीफायर के संचालन के लिए स्पीकर की कुल ध्वनि प्रतिबाधा के साथ अंतिम चरण के इष्टतम मिलान की आवश्यकता होती है: मार्ग~ ≈ आर एच .

2. अंतिम चरण बिजली स्रोत की अधिकांश ऊर्जा की खपत करते हैं और उनके लिए दक्षता मुख्य मापदंडों में से एक है।

3. अंतिम चरणों द्वारा प्रस्तुत अरेखीय विकृतियों का हिस्सा 70...90% है। उनके ऑपरेटिंग मोड को चुनते समय इसे ध्यान में रखा जाता है।

प्री-टर्मिनल कैस्केड. एम्पलीफायर की उच्च आउटपुट शक्तियों पर, पूर्व-अंतिम चरणों के लिए उद्देश्य और आवश्यकताएं अंतिम चरणों के समान होती हैं।

इसके अलावा यदि दो स्ट्रोकअंतिम चरण ट्रांजिस्टर से बने होते हैं जो उसीसंरचनाएं, फिर प्री-टर्मिनल कैस्केड होना चाहिए चरण उलटा .

के लिए आवश्यकताएँ प्रीएम्प चरणउनके उद्देश्य से उपजा है - इनपुट पर सिग्नल स्रोत द्वारा बनाए गए वोल्टेज और करंट को शक्ति प्रवर्धन चरणों को उत्तेजित करने के लिए आवश्यक मूल्य तक बढ़ाना।

इसलिए, मल्टीस्टेज प्रीएम्प्लीफायर के लिए सबसे महत्वपूर्ण संकेतक हैं: वोल्टेज और वर्तमान लाभ, आवृत्ति प्रतिक्रिया (एएफसी) और आवृत्ति विरूपण।

प्री-एम्प चरणों के मूल गुण:

1. प्रारंभिक चरणों में सिग्नल का आयाम आमतौर पर छोटा होता है, इसलिए ज्यादातर मामलों में नॉनलाइनियर विकृतियां छोटी होती हैं और इन्हें नजरअंदाज किया जा सकता है।

2. सिंगल-एंडेड सर्किट का उपयोग करके प्री-एम्प्लीफायर चरणों के निर्माण के लिए गैर-किफायती मोड ए के उपयोग की आवश्यकता होती है, जिसका ट्रांजिस्टर की शांत धाराओं के कम मूल्यों के कारण एम्पलीफायर की समग्र दक्षता पर लगभग कोई प्रभाव नहीं पड़ता है। .

3. प्रारंभिक चरणों में सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला सर्किट एक सामान्य उत्सर्जक के साथ एक ट्रांजिस्टर का कनेक्शन है, जो सबसे बड़ा लाभ प्राप्त करना संभव बनाता है और इसमें पर्याप्त रूप से बड़ा इनपुट प्रतिरोध होता है ताकि चरणों को बिना लाभ खोए ट्रांसफार्मर से जोड़ा जा सके। .

4. प्रारंभिक चरणों में मोड को स्थिर करने के संभावित तरीकों में से, सर्किट में सबसे प्रभावी और सरल के रूप में एमिटर स्थिरीकरण सबसे व्यापक हो गया है।

5. एम्पलीफायर के शोर गुणों को बेहतर बनाने के लिए, पहले चरण के ट्रांजिस्टर को स्थिर वर्तमान लाभ h 21e > 100 के उच्च मूल्य के साथ कम-शोर वाला चुना जाता है, और इसका प्रत्यक्ष वर्तमान मोड कम-वर्तमान होना चाहिए I ठीक है = 0.2...0.5 एमए, और ट्रांजिस्टर स्वयं इनपुट प्रतिबाधा को बढ़ाने के लिए, यूएलएफ को एक सामान्य कलेक्टर (सीसी) के साथ एक सर्किट के अनुसार चालू किया जाता है।

प्रारंभिक प्रवर्धन चरणों के गुणों का अध्ययन करने के लिए, a समकक्षप्रत्यावर्ती धारा के लिए उनका विद्युत परिपथ। ऐसा करने के लिए, ट्रांजिस्टर को एक समतुल्य सर्किट (एक समतुल्य जनरेटर) द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है ई बाहर, आंतरिक प्रतिरोध घोर पराजय,पास-थ्रू क्षमता एस के), और बाहरी सर्किट के सभी तत्व जो लाभ और आवृत्ति प्रतिक्रिया (आवृत्ति विरूपण) को प्रभावित करते हैं, इससे जुड़े हुए हैं।

प्रारंभिक प्रवर्धन चरणों के गुण उनके निर्माण की योजना द्वारा निर्धारित किए जाते हैं: साथ संधारित्रया बिजली उत्पन्न करनेवालीकनेक्शन, द्विध्रुवी या क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर पर, अंतर, कैस्कोड और अन्य विशेष सर्किट।

कई इंजीनियरिंग समस्याओं को हल करते समय, विद्युत संकेतों को प्रवर्धित करने की आवश्यकता होती है। एम्प्लीफ़ायर इस उद्देश्य की पूर्ति करते हैं, अर्थात्। वोल्टेज, करंट और पावर को बढ़ाने के लिए डिज़ाइन किए गए उपकरण। एम्पलीफायर आमतौर पर द्विध्रुवी और क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर और एकीकृत सर्किट का उपयोग करते हैं।

सबसे सरल एम्प्लीफायर एक प्रवर्धन चरण है।

सरलतम एम्पलीफायर चरण की संरचना:

यूई - अरेखीय नियंत्रित तत्व (द्विध्रुवी या क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर);

आर - अवरोधक;

ई - विद्युत ऊर्जा का स्रोत।

प्रवर्धन निरंतर ईएमएफ के स्रोत से विद्युत ऊर्जा के रूपांतरण पर आधारित है। इनपुट सिग्नल द्वारा निर्दिष्ट कानून के अनुसार आरई के प्रतिरोध में परिवर्तन के कारण आउटपुट सिग्नल की ऊर्जा में ई।

एम्पलीफायर चरण के मुख्य पैरामीटर:

मल्टी-स्टेज एम्पलीफायरों के लिए

इनपुट सिग्नलों की प्रवर्धित आवृत्तियों की सीमा के आधार पर, एम्पलीफायरों को इसमें विभाजित किया गया है:

यूपीटी (प्रत्यक्ष धारा एम्पलीफायर) - धीरे-धीरे बदलते संकेतों को बढ़ाने के लिए;

यूएलएफ (कम आवृत्ति एम्पलीफायर) - ऑडियो आवृत्ति रेंज (20-20000 हर्ट्ज) में संकेतों को बढ़ाने के लिए;

यूएचएफ (उच्च आवृत्ति एम्पलीफायर) - दसियों किलोहर्ट्ज़ से दसियों और सैकड़ों मेगाहर्ट्ज़ तक आवृत्ति रेंज में संकेतों को बढ़ाने के लिए;

पल्स/ब्रॉडबैंड - दसियों हर्ट्ज़ से सैकड़ों मेगाहर्ट्ज़ तक आवृत्ति स्पेक्ट्रम के साथ पल्स संकेतों के प्रवर्धन के लिए;

नैरोबैंड/चयनात्मक - एक संकीर्ण आवृत्ति रेंज में संकेतों को प्रवर्धित करने के लिए।

प्रवर्धक तत्व को चालू करने की विधि के अनुसार, उन्हें इसमें विभाजित किया गया है:

एक प्रवर्धक तत्व के रूप में द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर का उपयोग करने के मामले में:

एक सामान्य आधार के साथ

सामान्य उत्सर्जक

आम कलेक्टर के साथ

क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर का उपयोग करने के मामले में:

एक सामान्य स्रोत के साथ

सामान्य नाली के साथ

एक सामान्य आधार के साथ

आम उत्सर्जक के साथ एम्पलीफायर चरण।

OE एम्पलीफायर चरण सबसे आम एम्पलीफायर चरणों में से एक है जिसमें एमिटर इनपुट और आउटपुट सर्किट के लिए एक सामान्य इलेक्ट्रोड है।

द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर संरचना के लिए OE के साथ एक एम्पलीफायर चरण का आरेख पी-पी-पी.

एम्पलीफायर चरण के कलेक्टर सर्किट के लिए, किरचॉफ के दूसरे नियम के अनुसार, विद्युत स्थिति के निम्नलिखित समीकरण लिखे जा सकते हैं:

कलेक्टर अवरोधक आरके की वर्तमान-वोल्टेज विशेषता रैखिक है, और ट्रांजिस्टर की वर्तमान-वोल्टेज विशेषता गैर-रेखीय है और OE के साथ एक सर्किट में जुड़े उत्सर्जक के आउटपुट (कलेक्टर) विशेषताओं के एक परिवार का प्रतिनिधित्व करती है।

एक अरैखिक परिपथ की गणना, अर्थात्। परिभाषा मैं को , , और यू कोविभिन्न आधार धाराओं के लिए मैं बीऔर अवरोधक प्रतिरोध आर को, ग्राफ़िक रूप से किया जा सकता है। ऐसा करने के लिए, ट्रांजिस्टर की आउटपुट विशेषताओं के परिवार पर बिंदु से एक सीधी रेखा खींचना आवश्यक है इ कोरोकनेवाला आरके की वर्तमान-वोल्टेज विशेषता के भुज अक्ष पर, समीकरण को संतुष्ट करना .

आउटपुट विशेषताओं की रेखाओं के साथ लोड सीधी रेखा के प्रतिच्छेदन बिंदु किसी दिए गए समीकरण का ग्राफिक समाधान प्रदान करते हैं आर बीऔर विभिन्न मैं बी .

इन बिंदुओं से आप कलेक्टर सर्किट में करंट, वोल्टेज निर्धारित कर सकते हैं यू केऔर ।

अवरोधक प्रतिरोध आर कोइनपुट सिग्नल प्रवर्धन आवश्यकताओं के आधार पर चयन किया गया। इस मामले में, यह ध्यान रखना आवश्यक है कि लोड सीधी रेखा बाईं ओर और अनुमेय मूल्यों से नीचे गुजरती है यू को अधिकतम , मैं को अधिकतम , पी को अधिकतमऔर क्षणिक प्रतिक्रिया का एक काफी लंबा रैखिक खंड प्रदान किया।

OE और उसके मापदंडों के साथ एम्पलीफायर चरण का समतुल्य समतुल्य सर्किट।

गिनकर हम इन समीकरणों को इस रूप में लिख सकते हैं

इन समीकरणों को एक साथ हल करने पर, हमें प्राप्त होता है

माइनस साइन का मतलब है कि आउटपुट वोल्टेज इनपुट के साथ चरण से बाहर है। हम एक सामान्य उत्सर्जक के साथ अनलोड किए गए प्रवर्धन चरण के वोल्टेज लाभ के लिए सूत्र प्राप्त करते हैं:

क्योंकि । इसीलिए

कम आवृत्तियों पर OE के साथ एम्पलीफायर चरण का इनपुट प्रतिबाधा:

OE के साथ एम्पलीफायर चरण का आउटपुट प्रतिबाधा अभिव्यक्ति द्वारा निर्धारित किया जाता है

OE के साथ एम्पलीफायर चरण का तापमान स्थिरीकरण

साथ
ट्रांजिस्टर का एक महत्वपूर्ण नुकसान तापमान पर उनकी निर्भरता है। बढ़ते तापमान के साथ, अर्धचालक में अल्पसंख्यक आवेश वाहकों की संख्या में वृद्धि के कारण, ट्रांजिस्टर की कलेक्टर धारा बढ़ जाती है। इससे ट्रांजिस्टर की आउटपुट विशेषताओं में बदलाव होता है। जब संग्राहक धारा बढ़ जाती है ΔI क, कलेक्टर वोल्टेज कम हो जाता है . इससे ट्रांजिस्टर के ऑपरेटिंग बिंदु में बदलाव होता है, जो इसे ट्रांजिस्टर की विशेषताओं के रैखिक भाग से परे ले जा सकता है, और एम्पलीफायर का सामान्य संचालन बाधित हो जाता है।

एक सामान्य रेक्टिफायर के साथ एम्पलीफायर चरण के संचालन पर तापमान के प्रभाव को कम करने के लिए, इसके उत्सर्जक सर्किट में एक अवरोधक शामिल किया जाता है आर उह, एक संधारित्र द्वारा शंट किया गया साथउह. प्रारंभिक वोल्टेज बनाने के लिए बेस सर्किट में एक वोल्टेज डिवाइडर शामिल किया गया है।

तापमान में वृद्धि के कारण उत्सर्जक धारा में वृद्धि से प्रतिरोध में वोल्टेज गिरावट में वृद्धि होती है आर उह, जो वोल्टेज में कमी का कारण बनता है, और इसके कारण बेस करंट में कमी आती है। उत्सर्जक और संग्राहक धारा विशेषता के रैखिक भाग पर ऑपरेटिंग बिंदु की स्थिति बनाए रखते हैं।

ट्रांजिस्टर के इनपुट वोल्टेज पर आउटपुट सर्किट में कलेक्टर करंट को बदलने के प्रभाव को नकारात्मक डीसी फीडबैक कहा जाता है। संधारित्र की अनुपस्थिति में, एम्पलीफायर चरण का संचालन न केवल प्रत्यक्ष धारा में, बल्कि प्रत्यावर्ती घटक में भी बदलता है।

ओके के साथ एम्पलीफायर चरण

को
ट्रांजिस्टर का कलेक्टर पावर स्रोत के माध्यम से सीधे एम्पलीफायर के सामान्य बिंदु से जुड़ा होता है, क्योंकि स्रोत के आंतरिक प्रतिरोध पर वोल्टेज ड्रॉप नगण्य है। हम मान सकते हैं कि इनपुट वोल्टेज एक संधारित्र के माध्यम से कलेक्टर के सापेक्ष ट्रांजिस्टर के आधार पर लागू होता है साथ1 , और आउटपुट वोल्टेज पार वोल्टेज ड्रॉप के बराबर है आर उह, जो संग्राहक के सापेक्ष उत्सर्जक से हटा दिया जाता है। अवरोध ट्रांजिस्टर बेस सर्किट का प्रारंभिक बायस करंट सेट करता है, जो रेस्ट मोड में ऑपरेटिंग बिंदु की स्थिति निर्धारित करता है। की उपस्थिति में यूइनपुटसर्किट में एक वैकल्पिक घटक दिखाई देता है, जो वोल्टेज में गिरावट पैदा करता है आर उह ( )

OC के साथ एम्पलीफायर चरण का वोल्टेज लाभ इकाई से कम है, इसलिए इसे वोल्टेज ट्रांसफर गुणांक कहना अधिक सही है।

इनपुट मान के बाद से क यूएकता के करीब, उत्सर्जक अनुयायी का इनपुट प्रतिरोध इनपुट प्रतिरोध से बहुत अधिक है एच 11 ट्रांजिस्टर और कई सौ किलो-ओम तक पहुंचता है।

उत्सर्जक अनुयायी का आउटपुट प्रतिरोध दसियों ओम के क्रम पर है। इस प्रकार, एमिटर फॉलोअर में बहुत अधिक इनपुट प्रतिरोध और कम आउटपुट प्रतिरोध होता है, इसलिए, इसका वर्तमान लाभ बहुत अधिक हो सकता है।

क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर एम्पलीफायर चरण

यू
क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर पर आधारित पावर चरणों में उच्च इनपुट प्रतिरोध होता है।

इस कैस्केड में, अवरोधक आर सी, जिसकी सहायता से प्रवर्धन किया जाता है, नाली सर्किट में शामिल है। स्रोत सर्किट में एक अवरोधक शामिल है आरऔर , निष्क्रिय मोड में आवश्यक वोल्टेज ड्रॉप बनाना यू 30 , जो गेट और स्रोत के बीच बायस वोल्टेज है।

गेट अवरोधक आर 3 शांत मोड में, यह गेट क्षमता और एम्पलीफायर चरण के सामान्य बिंदु की समानता सुनिश्चित करता है। इसलिए, अवरोधक पर वोल्टेज ड्रॉप के मूल्य से गेट क्षमता स्रोत क्षमता से कम है आरऔर वर्तमान I u0 के निरंतर घटक से। इस प्रकार, गेट क्षमता स्रोत क्षमता के सापेक्ष नकारात्मक है।

इनपुट वोल्टेज को अवरोधक पर लागू किया जाता है आर 3 अलगाव संधारित्र के माध्यम से साथ।जब एक वैकल्पिक इनपुट वोल्टेज लागू किया जाता है, तो स्रोत धारा के वैकल्पिक घटक क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर चैनल में दिखाई देते हैं मैंतथा और धारा प्रवाहित करें मैंऔर साथ मैंऔर मैंसाथ। प्रतिरोधक पर वोल्टेज गिरने के कारण आरऔर प्रत्यावर्ती धारा घटक से मैंऔर , गेट और स्रोत के बीच वोल्टेज का वैकल्पिक घटक, क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर द्वारा प्रवर्धित, इनपुट वोल्टेज से काफी कम हो सकता है:

यह घटना, जिसे नकारात्मक प्रतिक्रिया कहा जाता है, एम्पलीफायर चरण के लाभ को कम करने का कारण बनती है। इसे खत्म करने के लिए, एक संधारित्र सी और प्रतिरोधी आर के साथ समानांतर में जुड़ा हुआ है, जिसका प्रतिरोध प्रवर्धित वोल्टेज की सबसे कम आवृत्ति पर प्रतिरोधी के प्रतिरोध से कई गुना कम होना चाहिए आरएन . इस स्थिति के तहत, स्रोत धारा i से और पूरे सर्किट में वोल्टेज गिरता है आरऔर -सी और, जिसे स्वचालित पूर्वाग्रह लिंक कहा जाता है, बहुत छोटा है, ताकि वर्तमान के वैकल्पिक घटक के आधार पर, स्रोत को एम्पलीफायर चरण के सामान्य बिंदु से जुड़ा हुआ माना जा सके।

आउटपुट वोल्टेज को कपलिंग कैपेसिटर के माध्यम से हटा दिया जाता है साथसाथ नाली और कैस्केड के सामान्य बिंदु के बीच, यानी यह नाली और स्रोत के बीच वोल्टेज के वैकल्पिक घटक के बराबर है।

एम्पलीफायरों में प्रतिक्रिया

के बारे में
एम्पलीफायरों में पारस्परिक युग्मन एम्पलीफायर के आउटपुट सिग्नल के भाग (या सभी) को उसके इनपुट में स्थानांतरित करना है।

एम्पलीफायरों में फीडबैक आमतौर पर जानबूझकर बनाया जाता है। हालाँकि, कभी-कभी ये अनायास ही घटित हो जाते हैं। स्वतःस्फूर्त फीडबैक मांगे जाते हैं परजीवी

यदि, फीडबैक की उपस्थिति में, इनपुट वोल्टेज uin को फीडबैक वोल्टेज में जोड़ा जाता है आप ओएस , जिसके परिणामस्वरूप एम्पलीफायर को बढ़ी हुई वोल्टेज की आपूर्ति की जा रही है यू 1, तो ऐसे फीडबैक को कहा जाता है सकारात्मक।

यदि, फीडबैक शुरू करने के बाद, इनपुट पर वोल्टेज यू 1 और एम्पलीफायर के आउटपुट पर यू कम हो जाता है, जो कि इनपुट वोल्टेज यू इन से फीडबैक वोल्टेज घटाने के कारण होता है, तो ऐसे फीडबैक को कहा जाता है नकारात्मक।

सभी फीडबैक को फीडबैक में विभाजित किया गया है वोल्टेज द्वाराऔर वर्तमान द्वारा.वोल्टेज फीडबैक में u oc = βu आउट, जहां β फीडबैक चतुष्कोण का संचरण गुणांक है। वर्तमान फीडबैक में यूओसी = रॉक आई आउट, जहां रॉक आउटपुट सर्किट और फीडबैक सर्किट का पारस्परिक प्रतिरोध है। इसके अलावा, सभी फीडबैक को सीरियल में विभाजित किया गया है, जिसमें फीडबैक सर्किट एम्पलीफायर के इनपुट सर्किट के साथ श्रृंखला में जुड़े हुए हैं, और समानांतर, जब फीडबैक सर्किट एम्पलीफायर के इनपुट सर्किट के साथ समानांतर में जुड़े हुए हैं।

लाभ पर नकारात्मक प्रतिक्रिया का प्रभाव.

फीडबैक के बिना एक एम्पलीफायर के लिए

निष्कर्ष: नकारात्मक फीडबैक की शुरूआत से एम्पलीफायर का लाभ 1+βK गुना कम हो जाता है।

सकारात्मक प्रतिक्रिया की शुरूआत से एम्पलीफायर का लाभ बढ़ जाता है। हालाँकि, इलेक्ट्रॉनिक एम्पलीफायरों में सकारात्मक प्रतिक्रिया का व्यावहारिक रूप से उपयोग नहीं किया जाता है, क्योंकि इस मामले में, जैसा कि नीचे दिखाया जाएगा, लाभ की स्थिरता काफी खराब हो गई है।

लाभ में कमी के बावजूद, एम्पलीफायरों में नकारात्मक प्रतिक्रिया का उपयोग अक्सर किया जाता है। नकारात्मक प्रतिक्रिया की शुरूआत के परिणामस्वरूप, एम्पलीफायर के गुणों में काफी सुधार हुआ है:

ए) ट्रांजिस्टर पैरामीटर बदलने पर एम्पलीफायर लाभ की स्थिरता बढ़ जाती है;

बी) अरैखिक विकृतियों का स्तर कम हो जाता है;

ग) एम्पलीफायर की इनपुट प्रतिबाधा बढ़ती है और आउटपुट प्रतिबाधा घटती है, आदि।

फीडबैक एम्पलीफायर के लाभ की स्थिरता का आकलन करने के लिए, इसके सापेक्ष परिवर्तन का निर्धारण किया जाना चाहिए:

निष्कर्ष: लाभ में कोई भी परिवर्तन 1+βK के कारक द्वारा नकारात्मक प्रतिक्रिया की कार्रवाई से क्षीण हो जाता है।

यदि βK का मान एकता से बहुत अधिक है, जो एक गहरी नकारात्मक प्रतिक्रिया का प्रतिनिधित्व करता है

सकारात्मक प्रतिक्रिया के मामले में, लाभ स्थिरता बिगड़ जाती है:

सीरियल वोल्टेज फीडबैक शुरू करने से इनपुट प्रतिबाधा बढ़ जाती है।

समानांतर फीडबैक एम्पलीफायर सर्किट:

गहरी नकारात्मक प्रतिक्रिया के साथ

3) चुंबकीय युग्मन जो तब प्रकट होता है जब एम्पलीफायर के इनपुट और आउटपुट ट्रांसफार्मर एक साथ करीब होते हैं।

डीसी एम्पलीफायर्स

बहुत कम आवृत्तियों (हर्ट्ज के अंशों के क्रम पर) के सिग्नल को बढ़ाने के लिए डिज़ाइन किए गए उपकरण, जिनमें सबसे कम आवृत्तियों तक आयाम-आवृत्ति प्रतिक्रिया होती है, को प्रत्यक्ष वर्तमान एम्पलीफायर (डीसीए) कहा जाता है।

यूपीटी की विशेषताओं के लिए आवश्यकताएँ:

इनपुट सिग्नल की अनुपस्थिति में कोई आउटपुट सिग्नल नहीं होना चाहिए;

जब इनपुट सिग्नल का चिन्ह बदलता है, तो आउटपुट सिग्नल का चिन्ह भी बदलना चाहिए;

लोड डिवाइस पर वोल्टेज इनपुट वोल्टेज के समानुपाती होना चाहिए।

इन आवश्यकताओं को विभेदक संतुलित कैस्केड पर निर्मित यूपीटी द्वारा सर्वोत्तम रूप से पूरा किया जाता है। वे यूपीटी के तथाकथित शून्य बहाव के खिलाफ एक प्रभावी लड़ाई भी प्रदान करते हैं। चार भुजाओं वाले पुल के सिद्धांत पर निर्मित।

यू
ब्रिज संतुलन समायोजन:

जब EK बदलता है, तो संतुलन नहीं बिगड़ता है और लोड रेसिस्टर Rn में करंट शून्य होता है। दूसरी ओर, प्रतिरोधों आर 1, आर 2 या आर 3, आर 4 के प्रतिरोध में आनुपातिक परिवर्तन के साथ, पुल का संतुलन भी परेशान नहीं होता है। यदि हम प्रतिरोधक आर 2, आर 3 को ट्रांजिस्टर से बदलते हैं, तो हमें एक विभेदक सर्किट मिलता है, जिसका उपयोग अक्सर यूपीटी में किया जाता है।

में
विभेदक एम्पलीफायर में, ट्रांजिस्टर के कलेक्टर सर्किट में प्रतिरोधक आर 2, आर 3 के प्रतिरोधों को बराबर चुना जाता है, दोनों ट्रांजिस्टर के मोड समान पर सेट होते हैं। ऐसे एम्पलीफायरों में, बिल्कुल समान विशेषताओं वाले ट्रांजिस्टर के जोड़े चुने जाते हैं।

विद्युत मोड की स्थिरता रोकनेवाला आर 1 के प्रतिरोध से काफी प्रभावित होती है, जो ट्रांजिस्टर की धारा को स्थिर करती है। उच्च प्रतिरोध आरएल के साथ एक अवरोधक का उपयोग करने में सक्षम होने के लिए, बिजली आपूर्ति ईके का वोल्टेज ई 2 ई 1 मान तक बढ़ाया जाता है, और एकीकृत सर्किट में, प्रतिरोधी आर 1 के बजाय, एक प्रत्यक्ष वर्तमान स्टेबलाइजर का उपयोग अक्सर किया जाता है, जो 2-4 ट्रांजिस्टर पर किया जाता है।

परिवर्तनीय अवरोधक आर पी कैस्केड को संतुलित करने (शून्य सेट करने के लिए) का कार्य करता है। यह इस तथ्य के कारण आवश्यक है कि समान प्रतिरोध आर 2, आर 3 के साथ दो बिल्कुल समान ट्रांजिस्टर और प्रतिरोधकों का चयन करना संभव नहीं है। जब पोटेंशियोमीटर आर पी स्लाइडर की स्थिति बदलती है, तो ट्रांजिस्टर के कलेक्टर सर्किट में शामिल प्रतिरोधों के प्रतिरोध बदल जाते हैं, और, परिणामस्वरूप, कलेक्टरों पर क्षमताएं बदल जाती हैं। पोटेंशियोमीटर स्लाइड R n को घुमाकर, हम इनपुट सिग्नल की अनुपस्थिति में लोड रेसिस्टर R n में शून्य करंट प्राप्त करते हैं।

बदलते समय ई. डी.एस. संग्राहक शक्ति का स्रोत ई 1 या पूर्वाग्रह ई 2, दोनों ट्रांजिस्टर की धाराएं और उनके संग्राहकों की क्षमताएं बदल जाती हैं। यदि ट्रांजिस्टर समान हैं और प्रतिरोधों आर 2, आर 3 के प्रतिरोध बिल्कुल बराबर हैं, तो ई में परिवर्तन के कारण प्रतिरोधी आर एच में वर्तमान। डी.एस. एल, ई 2 मौजूद नहीं होगा। यदि ट्रांजिस्टर बिल्कुल समान नहीं हैं, तो लोड अवरोधक में एक करंट दिखाई देगा, लेकिन यह पारंपरिक, असंतुलित यूपीटी की तुलना में काफी कम होगा।

इसी तरह, परिवेश के तापमान में परिवर्तन के कारण ट्रांजिस्टर विशेषताओं में परिवर्तन से लोड अवरोधक में वस्तुतः कोई करंट नहीं आएगा।

उसी समय, जब ट्रांजिस्टर टी 1 के आधार पर एक इनपुट वोल्टेज लगाया जाता है, तो इसका कलेक्टर करंट और इसके कलेक्टर पर वोल्टेज बदल जाएगा, जिससे लोड रेसिस्टर आर एन पर वोल्टेज दिखाई देगा।

ट्रांजिस्टर और प्रतिरोधों के सावधानीपूर्वक चयन के साथ, बिजली आपूर्ति के वोल्टेज को स्थिर करते समय, बहाव को 1-20 μV/°C तक कम किया जा सकता है, या -50 से +50°C तक तापमान रेंज में काम करते समय यह 0.1 होगा -2 एमवी, यानी असंतुलित यूपीटी की तुलना में इसे 20-100 गुना तक कम किया जा सकता है।

उसी सर्किट का उपयोग करके, आप क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर का उपयोग करके एम्पलीफायर बना सकते हैं। उत्सर्जक और स्रोत अनुयायियों के आधार पर समान संतुलित सर्किट बनाए जा सकते हैं।

परिचालन एम्पलीफायरों

एक ऑपरेशनल एम्पलीफायर एक उच्च-लाभ वाला डीसी डिफरेंशियल एम्पलीफायर है जिसे नकारात्मक प्रतिक्रिया वाले सर्किट में काम करते समय एनालॉग मात्रा पर विभिन्न ऑपरेशन करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

ऑप-एम्प आदर्श के करीब विशेषताओं वाला एक सार्वभौमिक ब्लॉक है, जिसके आधार पर कई अलग-अलग इलेक्ट्रॉनिक घटक बनाए जा सकते हैं।

K140UD8 एकीकृत सर्किट का आरेख और प्रतीकात्मक ग्राफिक पदनाम:

पी-टाइप चैनल के साथ क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर वीटी 1 वीटी 11 और वीटी 2, वीटी 9 पर पहला चरण, लोड ट्रांजिस्टर वीटी 3, वीटी 10 के साथ एक सममित अंतर चरण है। ट्रांजिस्टर वीटी 4, वीटी 5 पहले चरण के स्रोत सर्किट में एक वर्तमान स्टेबलाइज़र बनाते हैं।

दूसरा चरण - दो उत्सर्जक अनुयायियों पर एक असममित अंतर चरण - ट्रांजिस्टर वीटी 7, वीटी 12 पर बनाया गया है। पहले और दूसरे कैस्केड के बीच संबंध सीधा है।

एन
मिश्रित ट्रांजिस्टर वीटी 15 में एक वोल्टेज एम्पलीफायर बनाया जाता है, जिसका भार क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर वीटी 17 होता है। माइक्रोसर्किट के आउटपुट पर, मिश्रित ट्रांजिस्टर वीटी 20, वीटी 22 और वीटी 23, वीटी 24 का उपयोग करके एक ट्रांसफार्मर रहित पावर एम्पलीफायर का उपयोग किया जाता है।

K140UD8 चिप में दो इनपुट हैं (4 - नॉन-इनवर्टिंग, 3 - इनवर्टिंग) और एक आउटपुट (पिन 7), कॉमन पिन 1 और सप्लाई वोल्टेज कनेक्शन पिन: 8 - +ई 1 के लिए और 5- -ई 2 के लिए। निष्कर्ष 2i 6 का उपयोग 10 kOhm के प्रतिरोध के साथ एक परिवर्तनीय अवरोधक का उपयोग करके माइक्रोक्रिकिट को संतुलित करने के लिए किया जाता है।

वोल्टेज रूपांतरण के साथ यूपीटी

बहाव को कम करने की विधि प्रवर्धित वोल्टेज के दोहरे रूपांतरण पर आधारित है।

संरचनात्मक योजना:

मॉड्यूलेटर को धीरे-धीरे बदलते इनपुट वोल्टेज को एक वैकल्पिक वोल्टेज में परिवर्तित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जिसका आयाम इनपुट वोल्टेज के समानुपाती होता है, और जब इनपुट वोल्टेज का संकेत बदलता है, तो वैकल्पिक वोल्टेज का चरण बदल जाता है।

यूइन को 50 हर्ट्ज से 20 मेगाहर्ट्ज की आवृत्ति के साथ परिवर्तित किया जाता है।

कई अलग-अलग मॉड्यूलेटर योजनाएं हैं। सबसे आम हैं:

कंपन ट्रांसड्यूसर के साथ मॉड्यूलेटर;

ट्रांजिस्टर मॉड्यूलेटर.

एम
कंपन ट्रांसड्यूसर के साथ एक ओडुलेटर एक कम-शक्ति विद्युत चुम्बकीय संपर्ककर्ता है जो समय-समय पर (विद्युत चुंबक कुंडल की आपूर्ति करने वाली वर्तमान की आवृत्ति पर) इनपुट वोल्टेज को या तो ऊपरी या निचले (आरेख के अनुसार) प्राथमिक वाइंडिंग के आधे हिस्से से जोड़ता है। ट्रांसफार्मर का. इस स्थिति में, प्राथमिक वाइंडिंग में धारा की दिशा बदल जाती है। ट्रांसफार्मर की द्वितीयक वाइंडिंग में एक प्रत्यावर्ती वोल्टेज दिखाई देता है। आमतौर पर 10 तक के परिवर्तन अनुपात वाले स्टेप-अप ट्रांसफार्मर का उपयोग किया जाता है, इसलिए वोल्टेज आयाम इनपुट वोल्टेज से कई गुना अधिक होता है।

कंपन ट्रांसड्यूसर का लाभ छोटा बहाव है, जो मुख्य रूप से थर्मो-ई द्वारा निर्धारित होता है। डी.एस. संपर्क जोड़ी और इसे 0.01-0.1 µV/h (0.1-0.5 µV/दिन) तक कम किया जा सकता है। इनपुट प्रतिबाधा 1-10 kOhm है।

डी - डेमोडुलेटर - इनपुट पर वैकल्पिक वोल्टेज को परिवर्तित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जो आउटपुट पर प्रत्यक्ष वोल्टेज को धीरे-धीरे बदलता है।

लाभ:

कम शून्य बहाव;

कमियां:

उच्च आवृत्ति क्षेत्र में खराब आवृत्ति प्रतिक्रिया।

एम्पलीफायर इनपुट पर मॉड्यूलेटर डीसी और धीरे-धीरे अलग-अलग वोल्टेज को अच्छी तरह से परिवर्तित करता है। जैसे ही इनपुट वोल्टेज की आवृत्ति बढ़ती है, मॉड्यूलेटर का संचालन बिगड़ जाता है। उसी समय, डिमोडुलेटर के आउटपुट पर एक एंटी-अलियासिंग फ़िल्टर लगाया जाता है। जब सिग्नल आवृत्ति संदर्भ वोल्टेज यू ऑप की आवृत्ति के करीब पहुंचती है, तो फ़िल्टर सिग्नल को संदर्भ वोल्टेज से अलग नहीं कर सकता है।

फ़्रीक्वेंसी रेंज का विस्तार करने के लिए, उच्च-फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर्स का उपयोग किया जाता है, जिससे फ़्रीक्वेंसी बढ़ाना संभव हो जाता है एफ 0.5-10 मेगाहर्ट्ज तक ओपी।

संयोजन एम्पलीफायर वोल्टेज कनवर्टर के बिना और उसके साथ एम्पलीफायरों के फायदों को जोड़ते हैं।

संयुक्त यूपीटी का ब्लॉक आरेख:

संयुक्त एम्पलीफायर में सिग्नल स्पेक्ट्रम रूपांतरण के साथ यूपीटी के स्तर पर एक बहाव होता है, और आयाम-आवृत्ति प्रतिक्रिया सिग्नल स्पेक्ट्रम रूपांतरण के बिना एम्पलीफायर से भी बदतर नहीं होती है। नकारात्मक प्रतिक्रिया के कारण मध्य-आवृत्ति क्षेत्र में आयाम-आवृत्ति प्रतिक्रिया की कुछ असमानता आसानी से दूर हो जाती है। (KD140UD13).

परिचालन एम्पलीफायरोंविशेष आवृत्ति विशेषताओं वाले एम्पलीफायरों के एक बड़े वर्ग का आधार हैं। यह विभिन्न फीडबैक सर्किट का उपयोग करके हासिल किया जाता है।

परिचालन एम्पलीफायरों में, फीडबैक नकारात्मक होता है यदि इसे एम्पलीफायर आउटपुट से इनवर्टिंग इनपुट पर लागू किया जाता है। दरअसल, इस मामले में, वोल्टेज यू ओसी, जो यू आउट के साथ चरण में है, इनवर्टिंग इनपुट पर इनपुट वोल्टेज के साथ एंटीफ़ेज़ में होगा। इसके विपरीत, फीडबैक सकारात्मक होता है यदि इसे गैर-इनवर्टिंग इनपुट पर लागू किया जाता है। सीरियल फीडबैक के साथ, इनपुट सिग्नल और फीडबैक सिग्नल को माइक्रोक्रिकिट के विभिन्न इनपुटों पर, समानांतर फीडबैक के साथ - एक को आपूर्ति की जाती है।

कम-आवृत्ति एम्पलीफायरों को मुख्य रूप से आउटपुट डिवाइस को दी गई शक्ति प्रदान करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जो एक लाउडस्पीकर, एक टेप रिकॉर्डर का रिकॉर्डिंग हेड, एक रिले वाइंडिंग, एक मापने वाला उपकरण कॉइल इत्यादि हो सकता है। इनपुट सिग्नल स्रोत एक ध्वनि पिकअप, ए हैं फोटोसेल, और गैर-विद्युत मात्राओं को विद्युत में परिवर्तित करने वाले विभिन्न कनवर्टर। एक नियम के रूप में, इनपुट सिग्नल बहुत छोटा है, इसका मूल्य एम्पलीफायर के सामान्य संचालन के लिए अपर्याप्त है। इस संबंध में, पावर एम्पलीफायर के सामने एक या अधिक प्री-एम्प्लीफायर चरण शामिल होते हैं, जो वोल्टेज एम्पलीफायरों के कार्य करते हैं।

यूएलएफ प्रारंभिक चरणों में, प्रतिरोधों को अक्सर लोड के रूप में उपयोग किया जाता है; इन्हें लैंप और ट्रांजिस्टर दोनों का उपयोग करके इकट्ठा किया जाता है।

द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर पर आधारित एम्पलीफायरों को आमतौर पर एक सामान्य उत्सर्जक सर्किट का उपयोग करके इकट्ठा किया जाता है। आइए ऐसे कैस्केड के संचालन पर विचार करें (चित्र 26)। साइन तरंग वोल्टेज तुम अंदर होएक आइसोलेशन कैपेसिटर के माध्यम से बेस-एमिटर अनुभाग को आपूर्ति की जाती है सी पी1, जो स्थिर घटक के सापेक्ष आधार धारा की एक तरंग बनाता है मैं बी0. अर्थ मैं बी0स्रोत वोल्टेज द्वारा निर्धारित ई केऔर अवरोधक प्रतिरोध आर बी. आधार धारा में परिवर्तन से भार प्रतिरोध से गुजरने वाले संग्राहक धारा में तदनुरूपी परिवर्तन होता है आर एन. कलेक्टर करंट का प्रत्यावर्ती घटक लोड प्रतिरोध बनाता है आरआयाम-प्रवर्धित वोल्टेज ड्रॉप तुम बाहर.

ऐसे कैस्केड की गणना चित्र में दिखाए गए का उपयोग करके ग्राफिक रूप से की जा सकती है। OE के साथ एक सर्किट के अनुसार जुड़े ट्रांजिस्टर की 27 इनपुट और आउटपुट विशेषताएँ। यदि लोड प्रतिरोध आर एनऔर स्रोत वोल्टेज ई केदिए गए हैं, तो लोड लाइन की स्थिति बिंदुओं द्वारा निर्धारित की जाती है साथऔर डी. उसी समय, बिंदु डीमूल्य द्वारा दिया गया ई के, और बिंदु साथ- विद्युत का झटका मैं को =ई के/आर एन. घाट सीडीआउटपुट विशेषताओं के परिवार को पार करता है। हम लोड लाइन पर कार्य क्षेत्र का चयन करते हैं ताकि प्रवर्धन के दौरान सिग्नल विरूपण न्यूनतम हो। इसके लिए, रेखा के प्रतिच्छेदन बिंदु सीडीआउटपुट विशेषताओं के साथ उत्तरार्द्ध के सीधे खंडों के भीतर होना चाहिए। साइट इस आवश्यकता को पूरा करती है अबलोड लाइनें.

साइनसॉइडल इनपुट सिग्नल के लिए ऑपरेटिंग बिंदु इस खंड के मध्य में है - बिंदु के बारे में. ऑर्डिनेट अक्ष पर खंड एओ का प्रक्षेपण कलेक्टर वर्तमान के आयाम को निर्धारित करता है, और एब्सिस्सा अक्ष पर एक ही खंड का प्रक्षेपण कलेक्टर वोल्टेज के चर घटक के आयाम को निर्धारित करता है। ऑपरेटिंग बिंदु हेकलेक्टर करंट निर्धारित करता है मैं क0और कलेक्टर वोल्टेज उ के0बाकी मोड के अनुरूप।

इसके अलावा, बिंदु हेआधार शांत धारा को निर्धारित करता है मैं बी0, और इसलिए ऑपरेटिंग बिंदु की स्थिति हे"इनपुट विशेषता पर (चित्र 27, ए, बी)। अंक के लिए एऔर मेंआउटपुट विशेषताएँ बिंदुओं के अनुरूप हैं ए"और में"इनपुट विशेषता पर. रेखा खंड प्रक्षेपण ए"ओ"एक्स-अक्ष इनपुट सिग्नल के आयाम को निर्धारित करता है यू इन टी, जिस पर न्यूनतम विरूपण का मोड सुनिश्चित किया जाएगा।

सच पूछिये तो, यू इन टी, इनपुट विशेषताओं के परिवार द्वारा निर्धारित किया जाना चाहिए। लेकिन चूँकि विभिन्न वोल्टेज मानों पर इनपुट विशेषताएँ होती हैं उ के, थोड़ा भिन्न, व्यवहार में वे औसत मूल्य के अनुरूप इनपुट विशेषता का उपयोग करते हैं उ के=उ के0.

अवरोधक अनुसंधान

एम्प्लीफायर कैस्केड

बुनियादी परंपराएँ और संक्षिप्ताक्षर

एएफसी - आयाम-आवृत्ति प्रतिक्रिया;

पीएच - क्षणिक प्रतिक्रिया;

एमएफ - मध्य आवृत्तियों;

एलएफ - कम आवृत्तियों;

एचएफ - उच्च आवृत्तियों;

K एम्पलीफायर का लाभ है;

Uc आवृत्ति w के साथ सिग्नल का वोल्टेज है;

सीपी - पृथक्करण संधारित्र;

आर1,आर2 - विभक्त प्रतिरोध;

आरके - कलेक्टर प्रतिरोध;

उत्सर्जक सर्किट में पुन: प्रतिरोध;

सीई - उत्सर्जक सर्किट में संधारित्र;

आरएन - लोड प्रतिरोध;

सीएच - भार क्षमता;

एस - ट्रांसकंडक्टर ढलान;

एलके - सुधार अधिष्ठापन;

आरएफ, एसएफ - कम आवृत्ति सुधार के तत्व।

1. कार्य का उद्देश्य.

इस कार्य का उद्देश्य है:

1) निम्न, मध्यम और उच्च आवृत्तियों के क्षेत्र में एक अवरोधक कैस्केड के संचालन का अध्ययन।

2) एम्पलीफायर की आवृत्ति प्रतिक्रिया की कम आवृत्ति और उच्च आवृत्ति सुधार के लिए योजनाओं का अध्ययन;

2. गृहकार्य.

2.1. एक प्रतिरोधक एम्पलीफायर चरण के सर्किट का अध्ययन करें, एम्पलीफायर के सभी तत्वों के उद्देश्य और एम्पलीफायर के मापदंडों पर उनके प्रभाव को समझें (उपधारा 3.1)।

2.2. एम्पलीफायर की आवृत्ति प्रतिक्रिया (उपखंड 3.2) के कम-आवृत्ति और उच्च-आवृत्ति सुधार के संचालन के सिद्धांत और सर्किट आरेखों का अध्ययन करें।

2.3. प्रयोगशाला लेआउट के फ्रंट पैनल पर सभी तत्वों के उद्देश्य को समझें (धारा 4)।

2.4. सभी सुरक्षा प्रश्नों के उत्तर खोजें (धारा 6)।

3. द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर पर प्रतिरोधी कैस्केड

रेडियो इंजीनियरिंग के विभिन्न क्षेत्रों में रेसिस्टर एम्प्लीफिकेशन कैस्केड का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। एक आदर्श एम्पलीफायर की संपूर्ण आवृत्ति बैंड पर एक समान आवृत्ति प्रतिक्रिया होती है; एक वास्तविक एम्पलीफायर में हमेशा आवृत्ति प्रतिक्रिया में विकृति होती है, मुख्य रूप से कम और उच्च आवृत्तियों पर लाभ में कमी होती है, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है। 3.1.

एक सामान्य उत्सर्जक सर्किट के अनुसार द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर पर आधारित एसी प्रतिरोधी एम्पलीफायर का सर्किट चित्र में दिखाया गया है। 3.2, जहां आरसी सिग्नल स्रोत यूसी का आंतरिक प्रतिरोध है; आर1 और आर2 - विभक्त प्रतिरोध जो ट्रांजिस्टर वीटी1 का ऑपरेटिंग बिंदु निर्धारित करते हैं; Re उत्सर्जक सर्किट में प्रतिरोध है, जिसे कैपेसिटर Se द्वारा शंट किया जाता है; आरके - कलेक्टर प्रतिरोध; आरएन - लोड प्रतिरोध; सीपी - डिकॉउलिंग कैपेसिटर जो सिग्नल सर्किट और लोड सर्किट से ट्रांजिस्टर वीटी1 को डीसी पृथक्करण प्रदान करते हैं।

ऑपरेटिंग बिंदु की तापमान स्थिरता Re बढ़ने के साथ बढ़ती है (डीसी कैस्केड में नकारात्मक प्रतिक्रिया की गहराई में वृद्धि के कारण), ऑपरेटिंग बिंदु की स्थिरता R1, R2 घटने के साथ भी बढ़ती है (विभाजक धारा में वृद्धि के कारण) और आधार क्षमता VT1 के तापमान स्थिरीकरण में वृद्धि)। R1, R2 में संभावित कमी एम्पलीफायर के इनपुट प्रतिरोध में अनुमेय कमी द्वारा सीमित है, और Re में संभावित वृद्धि उत्सर्जक प्रतिरोध में डीसी वोल्टेज में अधिकतम अनुमेय गिरावट द्वारा सीमित है।

3.1. निम्न, मध्यम और उच्च आवृत्तियों में एक प्रतिरोधक एम्पलीफायर के संचालन का विश्लेषण।

समतुल्य सर्किट इस तथ्य को ध्यान में रखते हुए प्राप्त किया गया था कि प्रत्यावर्ती धारा पर पावर बस ("-ई पी") और सामान्य बिंदु ("ग्राउंड") शॉर्ट-सर्किट होते हैं, और 1/डब्ल्यूसीई की धारणा को भी ध्यान में रखते हुए प्राप्त किया गया था।<< Rэ, когда можно считать эмиттер VT1 подключенным на переменном токе к общей точке.

निम्न, मध्यम और उच्च आवृत्तियों के क्षेत्र में एम्पलीफायर का व्यवहार भिन्न होता है (चित्र 3.1 देखें)। मध्यम आवृत्तियों (एमएफ) पर, जहां युग्मन संधारित्र सीपी का प्रतिरोध नगण्य है (1/डब्ल्यूसीपी)<< Rн), а влиянием емкости Со можно пренебречь, так как 1/wCо >> आरके, एम्पलीफायर का समतुल्य सर्किट चित्र 3.4 में सर्किट में परिवर्तित हो जाता है।

चित्र 3.4 में आरेख से यह पता चलता है कि मध्यम आवृत्तियों पर कैस्केड Ko का लाभ आवृत्ति w पर निर्भर नहीं करता है:

को = - एस/(यी + वाईके + वाईएन),

जहां से, 1/Yi > Rн > Rк को ध्यान में रखते हुए हमें अनुमानित सूत्र प्राप्त होता है

नतीजतन, उच्च-प्रतिरोध भार वाले एम्पलीफायरों में, नाममात्र लाभ Ko, कलेक्टर प्रतिरोध Rk के मान के सीधे आनुपातिक होता है।

कम आवृत्तियों (एलएफ) के क्षेत्र में, छोटे कैपेसिटेंस सीओ को भी उपेक्षित किया जा सकता है, लेकिन अलग करने वाले कैपेसिटर सीपी के प्रतिरोध को ध्यान में रखना आवश्यक है, जो घटते डब्ल्यू के साथ बढ़ता है। यह हमें चित्र से प्राप्त करने की अनुमति देता है। 3.3 चित्र 3.5 के रूप में एक कम आवृत्ति एम्पलीफायर का एक समतुल्य सर्किट है, जिससे यह देखा जा सकता है कि संधारित्र सीपी और प्रतिरोध आरएन ट्रांजिस्टर वीटी 1 के कलेक्टर से लिया गया एक वोल्टेज विभक्त बनाते हैं।

सिग्नल आवृत्ति w जितनी कम होगी, कैपेसिटेंस Cp (1/wCp) उतना ही अधिक होगा, और वोल्टेज का छोटा हिस्सा आउटपुट तक पहुंचेगा, जिसके परिणामस्वरूप लाभ में कमी होगी। इस प्रकार, सीपी निम्न-आवृत्ति क्षेत्र में एम्पलीफायर की आवृत्ति प्रतिक्रिया के व्यवहार को निर्धारित करता है और मध्यम और उच्च आवृत्तियों में एम्पलीफायर की आवृत्ति प्रतिक्रिया पर वस्तुतः कोई प्रभाव नहीं पड़ता है। सीपी जितना अधिक होगा, कम-आवृत्ति क्षेत्र में आवृत्ति प्रतिक्रिया की विकृति उतनी ही कम होगी, और जब पल्स संकेतों को बढ़ाया जाता है, तो लंबे समय के क्षेत्र में पल्स की कम विकृति होती है (पल्स के शीर्ष के सपाट हिस्से की गिरावट) , जैसा कि चित्र 3.6 में दिखाया गया है।

उच्च-आवृत्ति (एचएफ) क्षेत्र में, साथ ही मिडरेंज में, पृथक्करण संधारित्र सीपी का प्रतिरोध नगण्य है, जबकि कैपेसिटेंस सीओ की उपस्थिति एम्पलीफायर की आवृत्ति प्रतिक्रिया निर्धारित करेगी। एचएफ क्षेत्र में एम्पलीफायर का समतुल्य सर्किट चित्र 3.7 में आरेख में प्रस्तुत किया गया है, जिससे यह देखा जा सकता है कि कैपेसिटेंस सह आउटपुट वोल्टेज यू को शंट करता है, इसलिए, जैसे-जैसे डब्ल्यू बढ़ता है, कैस्केड का लाभ कम हो जाएगा। आरएफ लाभ को कम करने का एक अतिरिक्त कारण कानून के अनुसार ट्रांजिस्टर एस के ट्रांसकंडक्टेंस में कमी है:

एस(डब्ल्यू) = एस/(1 + जेडब्ल्यूटी),

जहाँ t ट्रांजिस्टर का समय स्थिरांक है।

प्रतिरोध Rк कम होने पर Co का शंटिंग प्रभाव कम हो जाएगा। नतीजतन, प्रवर्धित आवृत्ति बैंड की ऊपरी सीमा आवृत्ति को बढ़ाने के लिए, कलेक्टर प्रतिरोध आरके को कम करना आवश्यक है, लेकिन यह अनिवार्य रूप से नाममात्र लाभ में आनुपातिक कमी की ओर जाता है।