Caracteristici de Transfer și de Frecvență ale Amplificatorului de Semnal Mic

CARACTERISTICI DE TRANSFER SI DE FRECVENTA ALE AMPLIFICATORULUI DE SEMNAL MIC

1. Introducere

Prin amplificator se întelege un circuit electric care amplifica unul sau mai multi parametri ai unui semnal electric. Un amplificator poate fi modelat ca un bloc electric, cu doua borne pentru intrare si doua borne pentru iesire.

Amplificarea în putere se defineste cu relatia: Ap= P2 / P1, unde: P1 este puterea semnalului la intrare si P2 este puterea semnalului la iesire.

Figura 1. Amplificator. Simbolizare.

Câstigul de putere rezulta pe seama consumului de energie de la o sursa de alimentare cu tensiune continua Uo. Amplificarea în putere a unui semnal se obtine prin amplificarea în tensiune si/sau curent a acestuia.

Amplificarea în tensiune se defineste prin relatia: Au=U2 / U1. Se utilizeaza frecvent si o unitate logaritmica pentru amplifi¬care, numita decibel (dB).

Amplificarea în decibeli se defineste prin relatia:

Un decibel este a douazecea parte a logaritmului zecimal din raportul tensiunilor a doua semnale, când acest raport este zece. Amplificarea exprimata în decibeli se numeste CÂSTIG. Nivelul exprima, în decibeli, valoarea absoluta a unei tensiuni prin raportare la tensiunea semnalului standard Ur=0.775 V. Tensiunea de referinta este tensiunea unui semnal care disipa o putere de 1mW într o rezistenta de 600 ohmi si are valoarea Ur=0,775 V.

Câstigul se calculeaza ca diferenta dintre nivelul semnalului de iesire si nivelul semnalului de intrare :G(dB)=Ne Ni. Pentru amplificatoarele de c.a. sânt importante si urmatoarele marimi: puterea maxima a semnalului amplificat, impedanta de intrare (rezistenta si reactanta), zgomotul propriu etc. Pentru îmbunatatirea indicatorilor calitativi ai amplificatoare¬lor se introduc legaturi de reactie negativa.

Reactia este o legatura prin care o parte a semnalului de iesire este readus la intrarea amplificatorului. Daca tensiunea de reactie se scade din tensiunea de intrare Ui, reactia este negativa. În caz contrar reactia este pozitiva.

2. Caracteristica de transfer a unui amplificator

Caracteristica iesire/intrare se mai numeste si caracteristica externa si este reprezentata de relatia U2 = f (U1).

Figura 2. Caracteristica de transfer a unui amplificator

Caracteristica externa este practic liniara pentru 0<=U1<=U1max. dupa care se obtine o saturatie, adica tensiunea U2 variaza foarte putin la cresterea tensiunii de intrare. În regiunea liniara este valabila relatia U2=A U1. Daca semnalul de intrare depaseste valoarea U1max.,semnalul de iesire apare distorsionat (deformat). Aceste distorsiuni se numesc distorsiuni de neliniaritate.

Pentru ca domeniul de liniaritate sa fie cât mai larg, este necesar ca punctul static de functionare (PSF) al fiecarui tranzistor sa fie ales la jumatatea dreptei de sarcina (vezi lucrarea ''Amplificatorul de semnal mic'').

3. Caracteristica de frecventa

Caracteristica de frecventa reprezinta dependenta amplificarii de frecventa semnalului de la intrare: A=f(F). Un amplificator ideal trebuie sa aiba aceeasi amplificare la orice frecventa. Amplificatorul real are caracteristica de frecventa diferita ca forma fata de cazul ideal, punând în evidenta variatia amplificarii cu frecventa semnalului.

Figura 3. Caracteristica de frecventa a unui amplificator real

Domeniul de frecventa în care amplificarea este aproximativ constanta se numeste BANDA DE TRECERE; se defineste ca fiind intervalul, pe axa frecventelor, în care ampli¬ficarea A(dB) nu variaza cu mai mult de 3dB.

În figura 3 se arata modul în care se determina grafic banda de trecere B. Frecventele de la capetele benzii, Fj si Fs, se numesc frecventa joasa de taiere, respectiv frecventa înalta de taiere. Amplificatoarele a caror banda începe la 0 Hz se numesc amplifica¬toare de curent continuu. Latimea benzii de frecventa este intervalul cuprins între frecventa inferioara si cea superioara.