Kateri so delovni principi širokopasne posiljevalnika?

Osnovni koncept

Širokopasovni pojačevalnik je elektronski krog, ki je sposoben pojačevati signale na širokem frekvenčnem območju. Na razliko od omejenopasovnih pojačevalnikov ostane prirastek širokopasovnih pojačevalnikov v relativno širokem frekvenčnem območju relativno stabilen.

Načelo delovanja

Izbira tranzistorjev in izkoriščanje značilnosti

Širokopasovni pojačevalniki običajno uporabljajo tranzistorje s visokofrekvenčnimi značilnostmi (tako kot visokofrekvenčni bipolarni tranzistorji ali polprevodniški polprevodniški elementi) kot pojačevalne elemente. Vzemimo za primer polprevodniški polprevodniški element (FET), ki ima značilnost visoke vhodne upornosti, kar ga v širokopasovnem pojačevalnem krogu omogoča, da zmanjša obremenje prejšnjega kroga, tako da bolje sprejme in pojača vhodni signal. Na visokih frekvencah bodo nekatere značilnosti tranzistorja (tako kot kapacitivnost elektrod, odsečna frekvenca itd.) vplivale na pojačevalno zmogljivost. Za širokopasovne pojačevalnike se izberejo tranzistorji z višjo odsečno frekvenco, in učinki dejavnikov, kot so kapacitivnost elektrod, se lahko zmanjšajo z razumnim krožnim oblikovanjem.

Struktura kroga in kompenzacija frekvence

Struktura skupnega emiterja - skupna osnova (CE-CB) ali struktura skupnega viru - skupna vrata (CS-CG)

V širokopasovnih pojačevalnikih se pogosto uporablja kaskadna struktura skupnega emiterja - skupna osnova (za bipolarne tranzistorje) ali skupnega vira - skupna vrata (za polprevodniške polprevodniške elemente). V primeru strukture skupnega emiterja - skupna osnova, faza skupnega emiterja zagotavlja večjo napetostni prirastek, medtem ko faza skupne osnove ima boljše visokofrekvenčne značilnosti (tako kot nižja vhodna kapacitivnost in višja odsečna frekvenca). Izlazni signal faze skupnega emiterja je neposredno povezan z vhodom faze skupne osnove, in visokofrekvenčna značilnost faze skupne osnove lahko razširi pasovno širino celotnega kroga. Ta struktura lahko učinkovito izboljša zmogljivost visokofrekvenčnega odziva pojačevalnika, hkrati pa zagotavlja določen napetostni prirastek, kar omogoča širokopasovno pojačevanje.

Tehnologija kompenzacije frekvence

Za nadaljnje razširitev pasovne širine pojačevalnika se uporablja tudi tehnologija kompenzacije frekvence. Eden od običajnih metod je uporaba kapacitivne kompenzacije. Na primer, na vezju med fazama pojačevalnika se doda primerna kompenzacijska kapacitivnost. Ko se frekvenca signala poveča, se reaktivna upornost kompenzacijske kapacitivnosti zmanjša, kar lahko zagotovi dodatno pot signala, s čimer izboljša prirastkovske značilnosti pojačevalnika v visokofrekvenčnem območju, kar omogoča, da je prirastek pojačevalnika v širokem frekvenčnem območju bolj stabilen.

Uporaba negativne povratne zanke

Tehnologija negativne povratne zanke se široko uporablja v širokopasovnih pojačevalnikih. Z uvajanjem mreže negativne povratne zanke med izhodom in vhodom pojačevalnika se lahko učinkovito izboljša zmogljivost pojačevalnika. Negativna povratna zanka lahko zmanjša občutljivost prirastka pojačevalnika, kar omogoča, da je prirastek pojačevalnika v širokem frekvenčnem območju bolj stabilen. Na primer, ko se frekvenca vhodnega signala spremeni, zaradi negativne povratne zanke izhod pojačevalnika ne doživi velikih fluktuacij prirastka. Poleg tega lahko negativna povratna zanka izboljša linearnost pojačevalnika, zmanjša šum in nelinearnosti, kar je zelo pomembno za obdelavo signalov različnih frekvenc in amplitud v širokopasovnem pojačevanju.