หลักการการทำงานของแอมปลิฟายเออร์วงจรกว้างคืออะไร

แนวคิดพื้นฐาน

แอมพลิฟายเออร์วงจรกว้างเป็นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่สามารถขยายสัญญาณได้ในช่วงความถี่ที่กว้าง ต่างจากแอมพลิฟายเออร์วงจรแคบ แอมพลิฟายเออร์วงจรกว้างมีการขยายที่ค่อนข้างคงที่ในช่วงความถี่ที่กว้าง

หลักการทำงาน

การเลือกทรานซิสเตอร์และการใช้คุณลักษณะ

แอมพลิฟายเออร์วงจรกว้างมักใช้ทรานซิสเตอร์ที่มีคุณลักษณะความถี่สูง (เช่น ทรานซิสเตอร์ไบโพลาหรือทรานซิสเตอร์แบบสนาม) เป็นองค์ประกอบในการขยาย เช่น ในกรณีของทรานซิสเตอร์แบบสนาม (FET) ทรานซิสเตอร์ FET มีคุณสมบัติของอิมพิแดนซ์ทางเข้าสูง ทำให้ในวงจรแอมพลิฟายเออร์วงจรกว้างสามารถลดผลกระทบของโหลดต่อวงจรก่อนหน้า ทำให้รับและขยายสัญญาณขาเข้าได้ดียิ่งขึ้น ที่ความถี่สูง คุณสมบัติบางอย่างของทรานซิสเตอร์ (เช่น ความจุระหว่างอิเล็กโทรด ความถี่ตัด ฯลฯ) จะมีผลต่อประสิทธิภาพในการขยาย สำหรับแอมพลิฟายเออร์วงจรกว้าง จะเลือกทรานซิสเตอร์ที่มีความถี่ตัดสูง และผลกระทบที่ไม่พึงประสงค์จากปัจจัยต่างๆ เช่น ความจุระหว่างอิเล็กโทรด สามารถลดลงโดยการออกแบบวงจรที่เหมาะสม

โครงสร้างวงจรและการชดเชยความถี่

โครงสร้างคอมมอนอีมิตเตอร์-คอมมอนเบส (CE-CB) หรือคอมมอนซอร์ส-คอมมอนเกต (CS-CG)

ในแอมพลิฟายเออร์วงจรกว้าง มักใช้โครงสร้างคาสเคดคอมมอนอีมิตเตอร์-คอมมอนเบส (สำหรับทรานซิสเตอร์ไบโพลา) หรือคอมมอนซอร์ส-คอมมอนเกต (สำหรับทรานซิสเตอร์แบบสนาม) ในกรณีของโครงสร้างคอมมอนอีมิตเตอร์-คอมมอนเบส ระยะคอมมอนอีมิตเตอร์ให้แรงดันเพิ่มมากขึ้น และระยะคอมมอนเบสมีคุณสมบัติความถี่สูงที่ดี (เช่น อิมพิแดนซ์ทางเข้าต่ำและความถี่ตัดสูง) สัญญาณออกจากระยะคอมมอนอีมิตเตอร์จะถูกส่งตรงไปยังทางเข้าของระยะคอมมอนเบส และคุณสมบัติความถี่ตัดสูงของระยะคอมมอนเบสสามารถขยายแบนด์วิธของวงจรทั้งหมด โครงสร้างนี้สามารถปรับปรุงความสามารถในการตอบสนองความถี่สูงของแอมพลิฟายเออร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ขณะเดียวกันก็รักษาแรงดันเพิ่มที่เหมาะสม เพื่อให้ได้การขยายวงจรกว้าง

เทคนิคการชดเชยความถี่

เพื่อขยายแบนด์วิธของแอมพลิฟายเออร์ให้กว้างขึ้น เทคนิคการชดเชยความถี่ก็ถูกนำมาใช้ด้วย หนึ่งในวิธีที่ใช้บ่อยคือการใช้คอนเดนเซอร์ชดเชย เช่น การเพิ่มคอนเดนเซอร์ชดเชยที่เหมาะสมระหว่างขั้นตอนของแอมพลิฟายเออร์ เมื่อความถี่ของสัญญาณเพิ่มขึ้น แรงต้านของคอนเดนเซอร์ชดเชยจะลดลง ทำให้สามารถให้เส้นทางสัญญาณเพิ่มเติม ทำให้คุณสมบัติการขยายของแอมพลิฟายเออร์ในช่วงความถี่สูงดีขึ้น ทำให้การขยายของแอมพลิฟายเออร์มีความเสถียรในช่วงความถี่ที่กว้าง

การใช้งานฟีดแบ็กลบ

เทคโนโลยีฟีดแบ็กลบถูกใช้ในแอมพลิฟายเออร์วงจรกว้างอย่างแพร่หลาย โดยการนำเอาเครือข่ายฟีดแบ็กลบระหว่างทางออกและทางเข้าของแอมพลิฟายเออร์ สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของแอมพลิฟายเออร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ฟีดแบ็กลบสามารถลดความไวของแอมพลิฟายเออร์ต่อการเปลี่ยนแปลงของแรงดัน เพื่อให้การขยายของแอมพลิฟายเออร์มีความเสถียรในช่วงความถี่ที่กว้าง เช่น เมื่อความถี่ของสัญญาณขาเข้าเปลี่ยนแปลง แรงดันขาออกของแอมพลิฟายเออร์จะไม่ผันผวนมากเนื่องจากฟีดแบ็กลบ นอกจากนี้ ฟีดแบ็กลบยังช่วยปรับปรุงความเชิงเส้นของแอมพลิฟายเออร์ ลดเสียงรบกวนและสัญญาณบิดเบือน ซึ่งสำคัญมากในการประมวลผลสัญญาณที่มีความถี่และขนาดต่างๆ ในแอมพลิฟายเออร์วงจรกว้าง