Tato prezentace byla vytvořena v rámci projektu Orbis pictus 21. století

Nízkofrekvenční zesilovače OB21-OP-EL-ELN-JANC-U-2-011

Nízkofrekvenční zesilovače Dnešní nízkofrekvenční zesilovače využívají moderní součástkovou základnu. Vyrábějí se jako integrované obvody. Pracují ve třídě A především jako předzesilovače a korekční zesilovače a ve třídě B jako koncové stupně – výkonové zesilovače. Vnitřní zapojení integrovaných obvodů používá zapojení rozdílových zesilovacích stupňů ať už s bipolárními anebo s unipolárními tranzistory.

Nízkofrekvenční zesilovače V předzesilovačích a korekčních zesilovačích se stále více využívá výborných vlastností operačních zesilovačů. Předzesilovače a korekční zesilovače se dnes používají i jako tzv. digitální signálové procesory. Jde o část zesilovače, kdy je spojitý signál na vstupu předzesilovače převeden na signál číslicový.

Nízkofrekvenční zesilovače Ten je potom dále zpracováván a upravován v číslicové formě a na výstupu z korekčního zesilovače je tento číslicový signál převeden zpět do analogové (spojité) formy. Veškeré zpracování a úpravy signálu tedy probíhají v digitální formě.

Nízkofrekvenční zesilovače Výhodou číslicového zpracování jsou vynikající dynamické a šumové parametry takového zesilovače. Nevýhodou je cena takového zařízení. Obr.3 Blokové schéma DSP

Nízkofrekvenční zesilovače V koncových stupních se používá komplementární zapojení dvojic tranzistorů. V případě bipolárních tranzistorů je jeden typu NPN a druhý typu PNP, v případě zapojení s unipolárními tranzistory má jeden vodivý kanál P a druhý požívá vodivý kanál N. Případně se využívá i můstkové zapojení zesilovacích stupňů. Stále častěji se v těchto zesilovačích prosazují unipolární tranzistory typu MOSFET pro jejich výborné šumové a dynamické vlastnosti.

Nízkofrekvenční zesilovače Obr.4 Výkonový nf zesilovač 5W s IO MBA 810

Dynamické vlastnosti zesilovače Dynamické vlastnosti u zesilovače jsou ty, které se projevují vzhledem ke střídavému zesilovanému signálu. Rozumíme jimi vstupní a výstupní odpory zesilovače a napěťové, proudové a výkonové zesílení. Všechny dynamické vlastnosti jsou definovány pomocí vzájemného poměru střídavých složek napětí a proudů.

Dynamické vlastnosti zesilovače Pro stanovení dynamických vlastností nahradíme zesilovací prvek čtyřpólem s hybridními parametry, ke kterému je připojen budící zdroj a zátěž. Do úvahy se přitom bere jen střed zesilovaného frekvenčního pásma a zanedbávají se vazební a parazitní kapacity. Náhradní schéma je uvedeno na obr. 5.

Dynamické vlastnosti zesilovače Obr.5 Náhradní obvod zesilovače s parametry h

Dynamické vlastnosti zesilovače Kromě výše uvedených dynamických parametrů se při přenosu signálu uplatňují ještě dva další dynamické parametry a sice dolní (fd) a horní (fh)mezní frekvence . Jejich rozdíl udává šířku pásma B přenášených kmitočtů. Obě frekvence jsou definovány jako kmitočty u nichž nastává pokles signálu o -3 dB vzhledem ke střednímu kmitočtu. B = fh – fd kde B je šířka přenášeného pásma, fh je horní mezní kmitočet zesilovače, fd je dolní mezní kmitočet zesilovače.

Zpětná vazba Zesilovač má za úkol přenášet a současně zesilovat signál ve směru od vstupu k výstupu. V každém zesilovači však může dojít i k přenosu signálu směrem opačným, tj. od výstupu ke vstupu. Takový zpětný přenos se nazývá zpětná vazba a může mít podstatný vliv na vlastnosti zesilovače. Blokové schéma zesilovače se zpětnou vazbou ukazuje obr. 6.

Zpětná vazba Obr.6 Zpětná vazba

Zpětná vazba Přenosovou cestu v tomto zesilovači můžeme rozdělit takto: přímá větev s přenosem zpětnovazební větev s přenosem zpětnovazební větev s přenosem

Zpětná vazba Jestliže se přidáním zpětné vazby původní vstupní napětí zvětšuje, hovoříme o kladné zpětné vazbě. V případě že se přidáním zpětné vazby původní vstupní napětí zmenšuje hovoříme o záporné zpětné vazbě.

Zpětná vazba Zavedením zpětné vazby se původní napěťové zesílení Au změní na A’u pro něž platí Po úpravě dostaneme výsledný vztah

Zpětná vazba Ve vztahu platí znaménko plus v případě záporné zpětné vazby a znamená, že hodnota výsledného napěťového zesílení A’u je menší než hodnota původního napěťového zesílení Au a znaménko mínus v případě kladné zpětné vazby. Tehdy je hodnota výsledného napěťového zesílení A’u větší než hodnota původního napěťového zesílení Au zesilovače. Zesílení zesilovače vzrostlo.

Zpětná vazba Záporná zpětná vazba zvětšuje šířku přenášeného frekvenčního pásma a zlepšuje stabilitu zesilovače. Kladná zpětná vazba může způsobit rozkmitání zesilovače a využívá se při konstrukci oscilátorů. Obr. 7 ukazuje zapojení obvodu s proudovou zpětnou vazbou.

Zpětná vazba Obr.7 Proudová zpětná vazba

Zpětná vazba Zpětnovazební napětí uz se vytváří na rezistoru RE, při vynechání kondenzátoru CE. Je úměrné kolektorovému proudu ic, a proto se nazývá proudová zpětná vazba.

Děkuji za pozornost Ing. Ladislav Jančařík

Literatura J. Chlup, L. Keszegh: Elektronika pro silnoproudé obory, SNTL Praha, 1989 M. Bezděk: Elektronika I, KOPP České Budějovice, 2002