ما هي مبادئ التشغيل لمحرّض عريض النطاق؟

المفهوم الأساسي

المحفز ذو النطاق العريض هو دارة إلكترونية قادرة على تكبير الإشارات على مدى ترددي واسع. على عكس المحفزات ذات النطاق الضيق، يظل مكسب المحفزات ذات النطاق العريض نسبياً مستقراً على مدى ترددي واسع نسبياً.

مبدأ العمل

اختيار الترانزستور واستخدام خصائصه

عادة ما يستخدم المحفزات ذات النطاق العريض ترانزستورات ذات خصائص تردد عالية (مثل الترانزستورات الثنائية القطبية ذات التردد العالي أو الترانزستورات المجالية) كعناصر تكبير. فعلى سبيل المثال، يتميز الترانزستور المجالي بمقاومة إدخال عالية، مما يجعله في دارة المحفز ذو النطاق العريض يمكن أن يقلل من تأثير الحمل على الدائرة السابقة، وبالتالي يمكنه استقبال وتقوية الإشارة المدخلة بشكل أفضل. عند الترددات العالية، قد تؤثر بعض خصائص الترانزستور (مثل سعة الأقطاب وتواتر القطع وغيرها) على أداء التكبير. بالنسبة للمحفزات ذات النطاق العريض، يتم اختيار الترانزستورات ذات تواتر القطع الأعلى، ويمكن تقليل الآثار السلبية لعوامل مثل سعة الأقطاب عبر تصميم دائرة معقول.

بنية الدائرة وتعويض التردد

بنية المصدر المشترك - القاعدة المشتركة (CE-CB) أو المصدر المشترك - البوابة المشتركة (CS-CG)

في المحفزات ذات النطاق العريض، غالباً ما تستخدم بنية المصدر المشترك - القاعدة المشتركة (للترانزستورات ثنائية القطبية) أو المصدر المشترك - البوابة المشتركة (للترانزستورات المجالية). في حالة بنية المصدر المشترك - القاعدة المشتركة، توفر مرحلة المصدر المشترك مكسب جهد أكبر، بينما تتميز مرحلة القاعدة المشتركة بخصائص تردد عالية أفضل (مثل سعة إدخال أقل وتواتر قطع أعلى). يتم ربط إشارة الخرج من مرحلة المصدر المشترك مباشرة بإدخال مرحلة القاعدة المشتركة، ويمكن أن تمتد خاصية تواتر القطع العالي لمرحلة القاعدة المشتركة نطاق التردد للدائرة بأكملها. هذه البنية يمكن أن تحسن بشكل فعال قدرة الاستجابة الترددية العالية للمحفز مع ضمان مكسب جهد معين، وبالتالي تحقيق التكبير ذو النطاق العريض.

تقنية تعويض التردد

من أجل توسيع نطاق التردد للمحفز بشكل أكبر، يتم استخدام تقنية تعويض التردد أيضاً. أحد الطرق الشائعة هو استخدام تعويض السعة. على سبيل المثال، يتم إضافة مكثف تعويض مناسب إلى اتصال بين المراحل في المحفز. عندما يزيد تردد الإشارة، تنخفض معاوقة المكثف التعويضي، مما يمكن أن يوفر مسار إشارة إضافي، وبالتالي يحسن خصائص المكسب للمحفز في النطاق التردد العالي، مما يجعل مكسب المحفز أكثر استقراراً في نطاق تردد واسع.

تطبيق التغذية الراجعة السلبية

تُستخدم تقنية التغذية الراجعة السلبية بشكل واسع في المحفزات ذات النطاق العريض. من خلال إدخال شبكة تغذية راجعة سلبية بين الخرج والإدخال للمحفز، يمكن تحسين أداء المحفز بشكل فعال. يمكن للتغذية الراجعة السلبية تقليل حساسية المكسب للمحفز، مما يجعل مكسب المحفز أكثر استقراراً على مدى ترددي واسع. على سبيل المثال، عندما يتغير تردد الإشارة المدخلة، لا يحدث تقلبات كبيرة في مكسب المحفز بسبب التغذية الراجعة السلبية. بالإضافة إلى ذلك، يمكن للتغذية الراجعة السلبية تحسين الخطية للمحفز وتقليل الضوضاء والتشوه، وهو أمر مهم جداً لمعالجة الإشارات ذات الترددات والأماplitudes المختلفة في التكبير ذو النطاق العريض.