Milyen működési elvek alapján nyugszanak a széles sávú erősítők?

Alapfogalom

A szélessávú erősítő egy olyan elektronikus áramkör, amely képes jel erősítését széles frekvenciatartományon. A szűksávú erősítőkhöz hasonlóan, a szélessávú erősítők nyeresége relatíve stabil marad egy viszonylag széles frekvenciatartományon.

Működési elv

Tranzisztor kiválasztása és jellemzőinek felhasználása

A szélessávú erősítők általában magasfrekvenciás jellemzőkkel rendelkező tranzisztorokat (mint például a magasfrekvenciás bipoláris tranzisztorok vagy a mezőhatású tranzisztorok) használnak erősítő elemekként. A mezőhatású tranzisztor (FET) példáján keresztül, a FET magas beviteli impedanciával rendelkezik, ami azt jelenti, hogy a szélessávú erősítő áramkörben csökkentheti a terhelés hatását az előző áramkörre, így jobban fogadhatja és erősítheti a bejövő jelet. Magas frekvencián, a tranzisztor néhány jellemzője (például az elektrodák kapacitanciája, a vágási frekvencia stb.) befolyásolja az erősítési teljesítményt. A szélessávú erősítők esetén magasabb vágási frekvenciájú tranzisztorokat választanak, és a racionális áramkörtervezés segítségével csökkenthetők az elektrodák kapacitanciája stb. negatív hatásai.

Áramkör szerkezete és frekvencia kompenzálása

Közös emittor - közös bázis (CE-CB) vagy közös forrás - közös kapu (CS-CG) szerkezet

A szélessávú erősítőkben gyakran alkalmaznak közös emittor - közös bázis (bipoláris tranzisztorok esetén) vagy közös forrás - közös kapu (mezőhatású tranzisztorok esetén) kaskádszerű szerkezeteket. A közös emittor - közös bázis szerkezet esetén a közös emittor szakasz nagyobb feszültségnyereséget biztosít, míg a közös bázis szakasz jobb magasfrekvenciás jellemzőkkel (mint például alacsonyabb beviteli kapacitancia és magasabb vágási frekvencia) rendelkezik. A közös emittor szakasz kimeneti jele közvetlenül a közös bázis szakasz beviteléhez van kötve, és a közös bázis szakasz magas vágási frekvenciája kiterjesztheti az egész áramkör sávszélességét. Ez a szerkezet hatékonyan javíthatja az erősítő magasfrekvenciás válaszára, miközben biztosítja a megfelelő feszültségnyereséget, így elérhető a szélessávú erősítés.

Frekvencia kompenzációs technika

Az erősítő sávszélességének további kiterjesztése érdekében használnak frekvencia kompenzációs technikát is. Egy gyakori módszer a kapacitív kompenzáció. Például, a megfelelő kompenzációs kondenzert adnak hozzá az erősítő szakaszok közötti kapcsolathoz. Ha a jelfrekvencia növekszik, a kompenzációs kondenzor reaktanciája csökken, ami további jelút biztosíthat, ezzel javítva az erősítő nyereségi jellemzőit a magasfrekvenciás tartományban, így stabilizálva az erősítő nyereségét egy széles frekvenciatartományon.

Negatív visszacsatolás alkalmazása

A negatív visszacsatolás széles körben alkalmazott a szélessávú erősítőkben. Az erősítő kimenetének és bevitelének között bevezetett negatív visszacsatolási hálózat segítségével hatékonyan javítható az erősítő teljesítménye. A negatív visszacsatolás csökkentheti az erősítő nyereségérzékenységét, így az erősítő nyeresége stabilitást nyer egy széles frekvenciatartományon. Például, ha a bejövő jel frekvenciája változik, a negatív visszacsatolás miatt az erősítő kimenete nem tapasztal nagy nyereség-fluktuációkat. Emellett a negatív visszacsatolás javíthatja az erősítő lineáris tulajdonságait, csökkentheti a zaj- és torzítási szintet, ami nagyon fontos a különböző frekvenciájú és amplitúdójú jelek feldolgozásához a szélessávú erősítés során.