Quins són els principis d'operació d'un amplificador d'amplada de banda?

Concepte bàsic

Un amplificador d'ampli àmbit de freqüències és un circuit electrònic capaç d'amplificar senyals en un ampli rang de freqüències. A diferència dels amplificadors de faixa estreta, el guany dels amplificadors d'ampli àmbit de freqüències roman relativament estable en un rang de freqüències relativament ampli.

Principi de funcionament

Selecció de transistors i utilització de les seves característiques

Els amplificadors d'ampli àmbit de freqüències solen utilitzar transistors amb característiques de freqüència elevada (com ara transistors bipolars de freqüència elevada o transistors d'efecte de camp) com a elements d'amplificació. Prenent com a exemple el transistor d'efecte de camp (FET), aquest té la característica d'una impedància d'entrada elevada, el que permet reduir la càrrega que influeix en el circuit anterior, per tal de rebre i amplificar millor el senyal d'entrada. A freqüències elevades, algunes característiques del transistor (com ara la capacitància dels electrodes, la freqüència de tall, etc.) afectaran el rendiment d'amplificació. Per als amplificadors d'ampli àmbit de freqüències, s'escullen transistors amb una freqüència de tall més elevada, i els efectes adversos de factors com la capacitància dels electrodes es poden reduir mitjançant un disseny de circuit raonable.

Estructura del circuit i compensació de freqüència

Estructura emissor comú base comú (CE-CB) o font comú portal comú (CS-CG)

En els amplificadors d'ampli àmbit de freqüències, sovint s'utilitzen estructures en cascada d'emissor comú - base comú (per a transistors bipolars) o font comú - portal comú (per a transistors d'efecte de camp). En el cas de l'estructura emissor comú - base comú, l'estadi d'emissor comú proporciona un major guany de tensió, i l'estadi de base comú té millors característiques de freqüència elevada (com ara una capacitància d'entrada més baixa i una freqüència de tall més elevada). El senyal de sortida de l'estadi d'emissor comú s'acopla directament a la entrada de l'estadi de base comú, i la característica de freqüència de tall elevada de l'estadi de base comú pot estendre l'àmbit de freqüències de tot el circuit. Aquesta estructura pot millorar eficacement la capacitat de resposta a freqüències elevades de l'amplificador, assegurant alhora un cert guany de tensió, per aconseguir l'amplificació d'ampli àmbit de freqüències.

Tecnologia de compensació de freqüència

Per estendre encara més l'àmbit de freqüències de l'amplificador, també s'utilitza la tecnologia de compensació de freqüència. Un dels mètodes habituals és l'ús de compensació capacitiva. Per exemple, s'afegeix un condensador de compensació adequat a la connexió interestadi de l'amplificador. Quan la freqüència del senyal augmenta, la reactivitat capacitiva del condensador de compensació disminueix, el que pot proporcionar un camí addicional de senyal, millorant així les característiques de guany de l'amplificador a l'àmbit de freqüències elevades, fent que el guany de l'amplificador sigui més estable en un ampli rang de freqüències.

Aplicació de retroalimentació negativa

La tecnologia de retroalimentació negativa s'utilitza àmpliament en els amplificadors d'ampli àmbit de freqüències. Introduint una xarxa de retroalimentació negativa entre la sortida i la entrada de l'amplificador, es pot millorar eficacement el rendiment de l'amplificador. La retroalimentació negativa pot reduir la sensibilitat del guany de l'amplificador, fent que el guany de l'amplificador sigui més estable en un ampli rang de freqüències. Per exemple, quan la freqüència del senyal d'entrada canvia, la sortida de l'amplificador no experimenta grans fluctuacions de guany gràcies a la retroalimentació negativa. A més, la retroalimentació negativa també pot millorar la linealitat de l'amplificador, reduir el soroll i la distorsió, el que és molt important per a processar senyals de diferents freqüències i amplituds en l'amplificació d'ampli àmbit de freqüències.