Koji su radni principi širokopojasnog pojačala?

Osnovni koncept

Širokopojasni pojačavač je elektronički krug sposoban za pojačavanje signala u širokom frekvencijskom rasponu. Na razliku od uskopojasnih pojačavača, dobit širokopojasnih pojačavača ostaje relativno stabilna u relativno širokom frekvencijskom rasponu.

Način rada

Izbor tranzistora i iskorištavanje karakteristika

Širokopojasni pojačavači obično koriste tranzitore s visokofrekvencijskim karakteristikama (poput visokofrekvencijskih bipolarnih tranzistora ili poluprovodničkih tranzistora sa poljem) kao elemente pojačanja. Uzimajući za primjer poluprovodnički tranzistor sa poljem (FET), FET ima karakteristiku visokog ulaznog otpora, što ga u širokopojasnom pojačavajućem krugu može smanjiti utjecaj opterećenja na prethodni krug, kako bi bolje prihvaćao i pojačavao ulazni signal. Na visokim frekvencijama, neke karakteristike tranzistora (poput kapacitance elektroda, granicne frekvencije itd.) mogu utjecati na performanse pojačanja. Za širokopojasne pojačavače biraju se tranzistori s višom granicnom frekvencijom, a negativni utjecaji faktora poput kapacitance elektroda mogu se smanjiti razumnom dizajniranjem kruga.

Struktura kruga i kompenzacija frekvencije

Struktura zajedničkog emitera - zajedničkog baze (CE-CB) ili zajedničkog izvora - zajedničkog vrata (CS-CG)

U širokopojasnim pojačavačima često se koriste kaskadne strukture zajedničkog emitera - zajedničkog baze (za bipolarne tranzitore) ili zajedničkog izvora - zajedničkog vrata (za poluprovodničke tranzitore sa poljem). U slučaju strukture zajedničkog emitera - zajedničkog baze, faza zajedničkog emitera pruža veću naponsku dobit, a faza zajedničkog baze ima bolje visokofrekvencijske karakteristike (poput niže ulazne kapacitance i više granicne frekvencije). Izlazni signal faze zajedničkog emitera direktno se spoji na ulaz faze zajedničkog baze, a visoka granicna frekvencija faze zajedničkog baze može proširiti pojasnu širinu cijelog kruga. Ova struktura može efektivno poboljšati sposobnost visokofrekvencijskog odgovora pojačavača uz osiguranje određene naponske dobite kako bi se postiglo širokopojasno pojačanje.

Tehnologija kompenzacije frekvencije

Kako bi se dodatno proširio pojas pojačavača, koristi se i tehnologija kompenzacije frekvencije. Jedna od uobičajenih metoda je upotreba kapacitivne kompenzacije. Na primjer, na međuspojnici pojačavača dodaje se odgovarajući kompenzacijski kondenzator. Kada se frekvencija signala poveća, reaktancija kondenzatora smanji, što može pružiti dodatni put signala, time poboljšavajući karakteristike dobite pojačavača u visokofrekvencijskom pojasu, čime se dobit pojačavača čini stabilnijom u širokom frekvencijskom rasponu.

Primjena negativnog povratnog značaja

Tehnologija negativnog povratnog značaja široko se koristi u širokopojasnim pojačavačima. Uvođenjem mreže negativnog povratnog značaja između izlaza i ulaza pojačavača, može se efektivno poboljšati performanse pojačavača. Negativni povratni značaj može smanjiti osetljivost dobiti pojačavača, čime se dobit pojačavača čini stabilnijom u širokom frekvencijskom rasponu. Na primjer, kada se frekvencija ulaznog signala promijeni, izlaz pojačavača ne doživi velike fluktuacije dobiti zbog negativnog povratnog značaja. Osim toga, negativni povratni značaj može poboljšati linearnost pojačavača, smanjiti šum i distorziju, što je vrlo važno za obradu signala različitih frekvencija i amplituda u širokopojasnom pojačanju.