Koja su operativna načela širokopojasne pojačalice?

Osnovni koncept

Širokopolosni pojačavač je elektronski krug sposoban da pojačava signale na širokom frekvencijskom opsegu. U suprotnosti sa uskopolosnim pojačavačima, dobit širokopolosnih pojačavača ostaje relativno stabilna na relativno širokom frekvencijskom opsegu.

Način rada

Izbor tranzistora i iskorišćenje karakteristika

Širokopolosni pojačavači obično koriste tranzitore sa visokofrekventnim karakteristikama (kao što su visokofrekventni bipolarni tranzistori ili poluprovodnički efekti polja) kao elemente pojačanja. Na primer, poluprovodnički efekt polja (FET) ima karakteristiku visokog ulaznog otpora, što omogućava da u širokopolosnom pojačavajućem krugu smanji uticaj opterećenja na prethodni krug, kako bi bolje prihvatao i pojačavao ulazni signal. Na visokim frekvencijama, neke karakteristike tranzistora (poput kapacitansa elektroda, granicne frekvencije itd.) mogu uticati na performanse pojačavanja. Za širokopolosne pojačavače bira se tranzistori sa višom granicnom frekvencijom, a neželjene efekte faktora poput kapacitansa elektroda mogu se smanjiti kroz razumno dizajniranje kruga.

Struktura kruga i kompenzacija frekvencije

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

U širokopolosnim pojačavačima često se koriste strukture u nizu zajedničkog emitera - zajedničke baze (za bipolarne tranzitore) ili zajedničkog izvora - zajedničke vrata (za poluprovodničke efekte polja). U slučaju strukture zajedničkog emitera - zajedničke baze, etapa zajedničkog emitera pruža veću naponsku dobit, dok etapa zajedničke baze ima bolje visokofrekventne karakteristike (kao što su niži ulazni kapacitet i viša granicna frekvencija). Izlazni signal etape zajedničkog emitera direktno se spojava na ulaz etape zajedničke baze, a visokofrekventna karakteristika etape zajedničke baze može proširiti pojasnu širinu celog kruga. Ova struktura može efektivno poboljšati odgovarajuću sposobnost pojačavača na visokim frekvencijama, dok istovremeno osigurava određenu naponsku dobit, kako bi se postiglo širokopolosno pojačavanje.

Tehnika kompenzacije frekvencije

Da bi se dalje proširila pojasna širina pojačavača, koristi se i tehnika kompenzacije frekvencije. Jedan od uobičajenih metoda je upotreba kapacitivne kompenzacije. Na primer, dodaje se odgovarajući kompenzacioni kondenzator na međuetapsku vezu pojačavača. Kada se frekvencija signala poveća, reaktivni otpor kompenzacionog kondenzatora se smanji, što može pružiti dodatnu putanju signala, time poboljšavajući karakteristike dobite pojačavača u visokofrekventnom opsegu, čime se dobit pojačavača čini stabilnijom na širokom frekvencijskom opsegu.

Primena negativnog povratnog sprega

Tehnika negativnog povratnog sprega je široko primenjena u širokopolosnim pojačavačima. Uvođenjem mreže negativnog povratnog sprega između izlaza i ulaza pojačavača, performanse pojačavača se efektivno mogu poboljšati. Negativni povratni spreg može smanjiti osetljivost dobite pojačavača, čime se dobit pojačavača čini stabilnijom na širokom frekvencijskom opsegu. Na primer, kada se frekvencija ulaznog signala promeni, izlaz pojačavača ne doživiće velike fluktuacije dobite zbog negativnog povratnog sprega. Takođe, negativni povratni spreg može poboljšati linearnost pojačavača, smanjiti šum i distorziju, što je veoma važno za obradu signala različitih frekvencija i amplituda u širokopolosnom pojačavanju.