Apa prinsip kerja dari amplifier lebar pita?

Konsep dasar

Amplifier lebar pita adalah rangkaian elektronik yang mampu memperkuat sinyal dalam rentang frekuensi yang luas. Berbeda dengan amplifier sempit pita, gain dari amplifier lebar pita tetap relatif stabil dalam rentang frekuensi yang cukup luas.

Prinsip kerja

Pemilihan transistor dan pemanfaatan karakteristik

Amplifier lebar pita biasanya menggunakan transistor dengan karakteristik frekuensi tinggi (seperti transistor bipolar frekuensi tinggi atau transistor efek lapangan) sebagai elemen penguat. Misalnya, transistor efek lapangan (FET) memiliki karakteristik impedansi input tinggi, yang membuatnya dalam rangkaian amplifier lebar pita dapat mengurangi pengaruh beban pada rangkaian sebelumnya, sehingga dapat lebih baik menerima dan memperkuat sinyal masukan. Pada frekuensi tinggi, beberapa karakteristik transistor (seperti kapasitansi elektroda, frekuensi potong, dll.) akan mempengaruhi kinerja penguatan. Untuk amplifier lebar pita, transistor dengan frekuensi potong yang lebih tinggi akan dipilih, dan efek negatif dari faktor-faktor seperti kapasitansi elektroda dapat dikurangi melalui desain rangkaian yang tepat.

Struktur rangkaian dan kompensasi frekuensi

Struktur emitor umum basis umum (CE-CB) atau sumber umum gerbang umum (CS-CG)

Dalam amplifier lebar pita, sering digunakan struktur kaskade emitor umum - basis umum (untuk transistor bipolar) atau sumber umum - gerbang umum (untuk transistor efek lapangan). Dalam kasus struktur emitor umum basis umum, tahap emitor umum menyediakan gain tegangan yang lebih besar, dan tahap basis umum memiliki karakteristik frekuensi tinggi yang lebih baik (seperti kapasitansi input yang lebih rendah dan frekuensi potong yang lebih tinggi). Sinyal keluaran tahap emitor umum dikopel langsung ke input tahap basis umum, dan karakteristik frekuensi potong yang tinggi dari tahap basis umum dapat memperluas bandwidth seluruh rangkaian. Struktur ini dapat secara efektif meningkatkan kemampuan respons frekuensi tinggi amplifier sambil memastikan gain tegangan tertentu, sehingga mencapai penguatan lebar pita.

Teknik kompensasi frekuensi

Untuk lebih memperluas bandwidth amplifier, teknik kompensasi frekuensi juga digunakan. Salah satu metode yang umum adalah dengan menggunakan kompensasi kapasitansi. Misalnya, kapasitor kompensasi yang sesuai ditambahkan ke koneksi antara tahap amplifier. Ketika frekuensi sinyal meningkat, reaktansi kapasitansi dari kapasitor kompensasi menurun, yang dapat menyediakan jalur sinyal tambahan, sehingga meningkatkan karakteristik gain amplifier di band frekuensi tinggi, membuat gain amplifier lebih stabil dalam rentang frekuensi yang luas.

Penerapan umpan balik negatif

Teknologi umpan balik negatif banyak digunakan dalam amplifier lebar pita. Dengan memperkenalkan jaringan umpan balik negatif antara output dan input amplifier, kinerja amplifier dapat ditingkatkan secara efektif. Umpan balik negatif dapat mengurangi sensitivitas gain amplifier, membuat gain amplifier lebih stabil dalam rentang frekuensi yang luas. Misalnya, ketika frekuensi sinyal masukan berubah, output amplifier tidak mengalami fluktuasi gain yang besar karena umpan balik negatif. Selain itu, umpan balik negatif juga dapat meningkatkan linearitas amplifier, mengurangi noise dan distorsi, yang sangat penting untuk pemrosesan sinyal dengan frekuensi dan amplitudo yang berbeda dalam penguatan lebar pita.