Quels sont les principes de fonctionnement d'un amplificateur large bande

Concept de base

Un amplificateur à large bande est un circuit électronique capable d'amplifier des signaux sur une large plage de fréquences. Contrairement aux amplificateurs à bande étroite, le gain des amplificateurs à large bande reste relativement stable sur une plage de fréquences assez large.

Principe de fonctionnement

Sélection des transistors et utilisation des caractéristiques

Les amplificateurs à large bande utilisent généralement des transistors avec des caractéristiques de haute fréquence (comme les transistors bipolaires de haute fréquence ou les transistors à effet de champ) comme éléments d'amplification. Prenons l'exemple du transistor à effet de champ (FET), qui a la caractéristique d'une impédance d'entrée élevée, ce qui permet de réduire l'influence de la charge sur le circuit précédent, afin de mieux recevoir et amplifier le signal d'entrée. À haute fréquence, certaines caractéristiques du transistor (comme la capacité d'électrode, la fréquence de coupure, etc.) affecteront les performances d'amplification. Pour les amplificateurs à large bande, on choisira des transistors avec une fréquence de coupure plus élevée, et les effets négatifs de facteurs tels que la capacité d'électrode peuvent être réduits par une conception de circuit raisonnable.

Structure du circuit et compensation de fréquence

Structure émetteur commun - base commune (CE-CB) ou source commune - grille commune (CS-CG)

Dans les amplificateurs à large bande, on utilise souvent des structures en cascade émetteur commun - base commune (pour les transistors bipolaires) ou source commune - grille commune (pour les transistors à effet de champ). Dans le cas de la structure émetteur commun - base commune, la phase émetteur commun fournit un gain de tension plus élevé, tandis que la phase base commune a de meilleures caractéristiques de haute fréquence (comme une capacité d'entrée plus faible et une fréquence de coupure plus élevée). Le signal de sortie de la phase émetteur commun est couplé directement à l'entrée de la phase base commune, et la caractéristique de haute fréquence de la phase base commune peut étendre la bande passante du circuit entier. Cette structure peut améliorer efficacement la capacité de réponse en haute fréquence de l'amplificateur tout en assurant un certain gain de tension, afin de réaliser l'amplification à large bande.

Technique de compensation de fréquence

Pour étendre davantage la bande passante de l'amplificateur, on utilise également la technique de compensation de fréquence. L'une des méthodes courantes est l'utilisation de la compensation par capacitance. Par exemple, on ajoute un condensateur de compensation approprié à la connexion intermédiaire de l'amplificateur. Lorsque la fréquence du signal augmente, la réactance capacitive du condensateur de compensation diminue, ce qui peut fournir un chemin de signal supplémentaire, améliorant ainsi les caractéristiques de gain de l'amplificateur dans la bande de haute fréquence, rendant le gain de l'amplificateur plus stable sur une large plage de fréquences.

L'application de la contre-réaction négative

La technologie de contre-réaction négative est largement utilisée dans les amplificateurs à large bande. En introduisant un réseau de contre-réaction négative entre la sortie et l'entrée de l'amplificateur, on peut améliorer efficacement les performances de l'amplificateur. La contre-réaction négative peut réduire la sensibilité au gain de l'amplificateur, rendant le gain de l'amplificateur plus stable sur une large plage de fréquences. Par exemple, lorsque la fréquence du signal d'entrée change, la sortie de l'amplificateur ne subit pas de grandes fluctuations de gain grâce à la contre-réaction négative. De plus, la contre-réaction négative peut également améliorer la linéarité de l'amplificateur, réduire le bruit et la distorsion, ce qui est très important pour traiter des signaux de différentes fréquences et amplitudes dans l'amplification à large bande.