Какви са принципите на работа на широколентов усилвател?

Основна концепция

Широколентов усилител е електронен цвят, способен да усили сигналите в широка честотна зона. В сравнение с усилители с тясна лента, приращението на широколентовите усилители остава относително стабилно във相对较宽的频率范围内保持相对稳定。

Работен принцип

Избор на транзистори и използване на техните характеристики

Широколентовите усилители обикновено използват транзистори с високочестотни характеристики (например високочестотни биполярни транзистори или полеви транзистори) като усиления елементи. Например, полевият транзистор (FET) има характеристиката на висок входен импеданс, която позволява в широколентовата усилителна верига да намали влиянието на товара върху предходната верига, за да може по-добре да приема и усили входния сигнал. На високи честоти, някои характеристики на транзистора (например електродната капацитетност, границата на честота и т.н.) ще окажат влияние върху качеството на усилията. За широколентовите усилители, избират се транзистори с по-висока граница на честота, и неблагоприятните ефекти от фактори като електродната капацитетност могат да бъдат намалени чрез рационално проектиране на веригата.

Структура на веригата и компенсация на честотата

Обща изходна общ основен (CE-CB) или общ източник общ порт (CS-CG) структура

В широколентовите усилители, често се използват каскадни структури общ изход - общ основен (за биполярни транзистори) или общ източник - общ порт (за полеви транзистори). В случая на общ изход - общ основен, етапът общ изход предоставя по-голямо напрежение на усилие, а етапът общ основен има по-добри високочестотни характеристики (като по-ниска входна капацитетност и по-висока граница на честота). Изходният сигнал на етапа общ изход е свързан директно с входа на етапа общ основен, и високочестотната характеристика на етапа общ основен може да разшири честотната зона на цялата верига. Тази структура може ефективно да подобри реакцията на усилителя на високи честоти, докато се осигурява определена степен на усилие, за да се постигне широколентово усилие.

Техника за компенсация на честотата

За да се разшири допълнително честотната зона на усилителя, се използва и техника за компенсация на честотата. Една от най-общи методи е използването на капацитивна компенсация. Например, подходяща компенсираща кондензаторна е добавена към междутактовата връзка на усилителя. Когато честотата на сигнала се увеличава, индуктивното съпротивление на компенсиращия кондензатор намалява, което може да предостави допълнителен път за сигнала, следователно подобрявайки характеристиките на усилие на усилителя в високочестотния диапазон, като прави усилието на усилителя по-стабилно в широка честотна зона.

Приложение на отрицателна обратна връзка

Технологията за отрицателна обратна връзка е широко използвана в широколентовите усилители. Чрез включване на отрицателна обратна връзка между изхода и входа на усилителя, качеството на усилителя може да бъде ефективно подобрено. Отрицателната обратна връзка може да намали чувствителността на усилието, като прави усилието на усилителя по-стабилно в широка честотна зона. Например, когато честотата на входния сигнал се променя, изходът на усилителя не преживява големи колебания на усилието благодарение на отрицателната обратна връзка. Освен това, отрицателната обратна връзка може също да подобри линейността на усилителя, намали шума и искаженията, което е много важно за обработката на сигнали с различни честоти и амплитуди в широколентовото усилие.