Past chastotali kuchaytirgich (keyingi o'rinlarda ULF deb yuritiladi) - iste'molchiga kerak bo'lgan past chastotali tebranishlarni kuchaytirish uchun mo'ljallangan elektron qurilma. Ular turli xil turdagi tranzistorlar, quvurlar yoki operatsion kuchaytirgichlar kabi turli xil elektron elementlarda bajarilishi mumkin. Barcha ULFlar ularning ish samaradorligini tavsiflovchi bir qator parametrlarga ega.
Ushbu maqolada bunday qurilmadan foydalanish, uning parametrlari, turli xil elektron komponentlar yordamida qurish usullari haqida so'z boradi. Past chastotali kuchaytirgichlarning sxemasi ham ko'rib chiqiladi.
ULF ilovasi
ULF ko'pincha tovushni qayta ishlab chiqarish uskunalarida qo'llaniladi, chunki texnologiyaning ushbu sohasida ko'pincha signal chastotasini inson tanasi idrok eta oladigan darajada (20 Gts dan 20 kHz gacha) kuchaytirish kerak bo'ladi.
Boshqa ULF ilovalari:
- oʻlchash texnologiyasi;
- defektoskopiya;
- analog hisoblash.
Umuman olganda, bosh kuchaytirgichlar radiolar, akustik qurilmalar, televizorlar yoki radio uzatgichlar kabi turli elektron sxemalarning komponentlari sifatida topiladi.
Parametrlar
Kuchaytirgich uchun eng muhim parametr daromad hisoblanadi. Chiqishning kirishga nisbati sifatida hisoblanadi. Ko'rib chiqilayotgan qiymatga qarab, ular quyidagilarni ajratib ko'rsatishadi:
- joriy daromad=chiqish oqimi / kirish oqimi;
- kuchlanish ortishi=chiqish voltaji / kirish voltaji;
- quvvat ortishi=chiqish quvvati / kirish quvvati.
Ba'zi qurilmalar, masalan, op-amplar uchun bu koeffitsientning qiymati juda katta, lekin hisob-kitoblarda juda katta (shuningdek, juda kichik) raqamlar bilan ishlash noqulay, shuning uchun daromadlar ko'pincha logarifmik bilan ifodalanadi. birliklar. Buning uchun quyidagi formulalar qo'llaniladi:
- logarifmik birliklarda quvvat ortishi=10kerakli quvvat ortishining logarifmi;
- logarifmik birliklarda joriy daromad=20kerakli oqimning oʻnlik logarifmi;
- Logarifmik birliklarda kuchlanish kuchayishi=20kerakli kuchlanishning logarifmi.
Shu tarzda hisoblangan koeffitsientlar desibellarda o'lchanadi. Qisqartirilgan ism - dB.
Keyingi muhim parametrkuchaytirgich - signal buzilish koeffitsienti. Signalning kuchayishi uning o'zgarishi va o'zgarishi natijasida sodir bo'lishini tushunish muhimdir. Har doim bu o'zgarishlar to'g'ri sodir bo'lishi haqiqat emas. Shu sababli chiqish signali kirish signalidan farq qilishi mumkin, masalan, shakli.
Ideal kuchaytirgichlar mavjud emas, shuning uchun buzilish har doim mavjud. To'g'ri, ba'zi hollarda ular ruxsat etilgan chegaralardan tashqariga chiqmaydi, boshqalari esa. Agar kuchaytirgichning chiqishidagi signallarning harmoniklari kirish signallarining harmonikalariga to'g'ri kelsa, buzilish chiziqli bo'lib, faqat amplituda va fazaning o'zgarishiga kamayadi. Agar chiqishda yangi harmonikalar paydo bo'lsa, buzilish chiziqli emas, chunki bu signal shaklining o'zgarishiga olib keladi.
Boshqacha qilib aytganda, agar buzilish chiziqli bo'lsa va kuchaytirgichning kirishida "a" signali bo'lsa, u holda chiqish "A" signali bo'ladi va agar chiziqli bo'lmasa, u holda chiqish “B” signali bo‘ladi.
Kuchaytirgichning ishlashini tavsiflovchi oxirgi muhim parametr - chiqish quvvati. Quvvat turlari:
- Baholangan.
- Pasport shovqini.
- Maksimal qisqa muddatli.
- Maksimal uzoq muddatli.
Toʻrt turning barchasi turli GOSTlar va standartlar bilan standartlashtirilgan.
Vamplifikatorlar
Tarixda birinchi kuchaytirgichlar vakuum qurilmalari sinfiga kiruvchi vakuum naychalarida yaratilgan.
Germetik kolba ichida joylashgan elektrodlarga qarab lampalar ajratiladi:
- diodlar;
- triodlar;
- tetrodes;
- pentodlar.
Maksimalelektrodlar soni sakkizta. Klistronlar kabi elektrovakuum qurilmalari ham mavjud.
Triod kuchaytirgich
Birinchidan, almashtirish sxemasini tushunishga arziydi. Past chastotali triod kuchaytirgich sxemasi tavsifi quyida keltirilgan.
Katodni isituvchi filament quvvatlanadi. Anodga kuchlanish ham qo'llaniladi. Harorat ta'sirida elektronlar katoddan chiqib ketadi, ular anodga shoshiladi va unga ijobiy potentsial qo'llaniladi (elektronlar manfiy potentsialga ega).
Elektronlarning bir qismi uchinchi elektrod tomonidan tutiladi - tarmoqqa kuchlanish ham qo'llaniladi, faqat o'zgaruvchan. Tarmoq yordamida anod oqimi (butun zanjirdagi oqim) tartibga solinadi. Agar tarmoqqa katta manfiy potentsial qo'llanilsa, katoddan barcha elektronlar uning ustiga joylashadi va chiroq orqali oqim o'tmaydi, chunki oqim elektronlarning yo'n altirilgan harakatidir va panjara bu harakatni bloklaydi.
Chiroqning kuchayishi quvvat manbai va anod o'rtasida ulangan rezistorni sozlaydi. U kuchlanish parametrlari bog'liq bo'lgan joriy kuchlanish xarakteristikasida ish nuqtasining kerakli holatini o'rnatadi.
Ishlash nuqtasining holati nima uchun juda muhim? Chunki bu past chastotali kuchaytirgich pallasida qancha oqim va kuchlanish (demak, quvvat) kuchayishiga bog'liq.
Triod kuchaytirgichidagi chiqish signali anod va uning oldiga ulangan rezistor orasidagi maydondan olinadi.
Kuchaytirgich yoqilganklystron
Past chastotali klistron kuchaytirgichining ishlash printsipi signalni avval tezlikda, keyin esa zichlikda modulyatsiya qilishga asoslangan.
Klistron quyidagicha joylashtirilgan: kolbada filament bilan isitiladigan katod va kollektor (anodga o'xshash) mavjud. Ularning orasida kirish va chiqish rezonatorlari joylashgan. Katoddan chiqarilgan elektronlar katodga qo'llaniladigan kuchlanish ta'sirida tezlashadi va kollektorga shoshiladi.
Ba'zi elektronlar tezroq, boshqalari sekinroq harakatlanadi - tezlik modulyatsiyasi shunday ko'rinadi. Harakat tezligidagi farq tufayli elektronlar nurlarga guruhlangan - zichlik modulyatsiyasi shunday namoyon bo'ladi. Zichlik modulyatsiyalangan signal chiqish rezonatoriga kiradi, u erda bir xil chastotali signal hosil qiladi, lekin kirish rezonatoridan kattaroq quvvatga ega.
Ma'lum bo'lishicha, elektronlarning kinetik energiyasi chiqish rezonatorining elektromagnit maydonining mikroto'lqinli tebranishlari energiyasiga aylanadi. Klystronda signal shu tarzda kuchaytiriladi.
Elektrovakuum kuchaytirgichlarining xususiyatlari
Agar biz quvurli qurilma va tranzistorlardagi ULF tomonidan kuchaytirilgan bir xil signal sifatini solishtiradigan bo'lsak, farq yalang'och ko'zga ko'rinadi, ikkinchisi foydasiga emas.
Har qanday professional musiqachi sizga quvur kuchaytirgichlari ilgʻor analoglaridan ancha yaxshiroq ekanligini aytadi.
Elektrovakuum qurilmalari uzoq vaqtdan beri ommaviy iste'moldan chiqib ketgan, ular tranzistorlar va mikrosxemalar bilan almashtirilgan, ammo bu tovushni qayta ishlab chiqarish sohasi uchun ahamiyatsiz. Harorat barqarorligi va ichidagi vakuum tufayli chiroq qurilmalari signalni yaxshiroq kuchaytiradi.
ULF trubkasining yagona kamchiliklari yuqori narxdir, bu mantiqiy: ommaviy talabga ega bo'lmagan elementlarni ishlab chiqarish qimmat.
Bipolyar tranzistor kuchaytirgich
Ko'pincha kuchaytiruvchi bosqichlar tranzistorlar yordamida yig'iladi. Oddiy past chastotali kuchaytirgichni faqat uchta asosiy elementdan yig'ish mumkin: kondansatör, rezistor va n-p-n tranzistor.
Bunday kuchaytirgichni yig'ish uchun siz tranzistorning emitentini erga ulashingiz, uning bazasiga kondansatörni ketma-ket va rezistorni parallel ravishda ulashingiz kerak. Yukni kollektor oldiga qo'yish kerak. Ushbu sxemadagi kollektorga cheklovchi rezistorni ulash tavsiya etiladi.
Bunday past chastotali kuchaytirgich pallasining ruxsat etilgan ta'minot kuchlanishi 3 dan 12 voltgacha o'zgaradi. Rezistorning qiymati eksperimental ravishda tanlanishi kerak, uning qiymati yuk qarshiligidan kamida 100 marta bo'lishi kerak. Kondensatorning qiymati 1 dan 100 mikrofaradgacha o'zgarishi mumkin. Uning sig'imi kuchaytirgichning ishlashi mumkin bo'lgan chastota miqdoriga ta'sir qiladi. Kapasitans qanchalik katta bo'lsa, tranzistor kuchaytira oladigan chastota darajasi shunchalik past bo'ladi.
Kondensatorga past chastotali bipolyar tranzistor kuchaytirgichining kirish signali qo'llaniladi. Ijobiy quvvat qutbi yukning ulanish nuqtasiga va tayanch va kondansatkichga parallel ravishda ulangan rezistorga ulangan bo'lishi kerak.
Bunday signal sifatini yaxshilash uchun siz salbiy teskari aloqa rolini oʻynaydigan parallel ulangan kondansatör va rezistorni emitentga ulashingiz mumkin.
Ikkita bipolyar tranzistorli kuchaytirgich
Daromadni oshirish uchun ikkita bitta ULF tranzistorni bittasiga ulashingiz mumkin. Shunda ushbu qurilmalarning daromadlari ko'paytirilishi mumkin.
Agar siz kuchaytirish bosqichlari sonini koʻpaytirishda davom etsangiz ham, kuchaytirgichlarning oʻz-oʻzidan qoʻzgʻalishi ehtimoli ortadi.
Dala effektli tranzistor kuchaytirgich
Past chastotali kuchaytirgichlar, shuningdek, dala effektli tranzistorlarda (keyingi o'rinlarda PT deb yuritiladi) yig'iladi. Bunday qurilmalarning sxemalari bipolyar tranzistorlarda yig'ilganlardan unchalik farq qilmaydi.
N-kanalli izolyatsiyalangan FET (ITF tipidagi) kuchaytirgich misol sifatida ko'rib chiqiladi.
Kondensator bu tranzistor tagiga ketma-ket ulangan va kuchlanishni ajratuvchi parallel ulangan. Rezistor FET manbaiga ulangan (yuqorida aytib o'tilganidek, siz kondansatör va rezistorning parallel ulanishidan ham foydalanishingiz mumkin). Cheklovchi rezistor va quvvat drenajga ulangan va rezistor va drenaj o'rtasida yuk terminali yaratilgan.
Past chastotali maydon effektli tranzistor kuchaytirgichlariga kirish signali darvozaga qo'llaniladi. Bu ham kondansatör orqali amalga oshiriladi.
Tushuntirishdan koʻrinib turibdiki, eng oddiy dala effektli tranzistor kuchaytirgich sxemasi past chastotali bipolyar tranzistor kuchaytirgich sxemasidan farq qilmaydi.
Biroq, PT bilan ishlashda ushbu elementlarning quyidagi xususiyatlarini hisobga olish kerak:
- FET yuqori Rinput=I / Ugate-source. Dala effektli tranzistorlar elektr maydon tomonidan boshqariladi,stress natijasida hosil bo'lgan. Shuning uchun FETs oqim bilan emas, kuchlanish bilan boshqariladi.
- FETs deyarli hech qanday oqim iste'mol qilmaydi, bu esa asl signalning biroz buzilishiga olib keladi.
- Dala effektli tranzistorlarda zaryad in'ektsiyasi mavjud emas, shuning uchun bu elementlarning shovqin darajasi juda past.
- Ular haroratga chidamli.
FETlarning asosiy kamchiligi statik elektrga nisbatan yuqori sezuvchanligidir.
Koʻpchilikka oʻziga xos koʻrinib turganidek, elektr oʻtkazmaydigan narsalar odamni hayratga soladigan vaziyatni yaxshi biladi. Bu statik elektrning namoyon bo'lishi. Agar bunday impuls dala effektli tranzistorning kontaktlaridan biriga qo'llanilsa, elementni o'chirib qo'yish mumkin.
Shunday qilib, PT bilan ishlaganda, elementga tasodifan shikast etkazmaslik uchun kontaktlarni qo'l bilan olmaslik yaxshiroqdir.
OpAmp qurilmasi
Operatsion kuchaytirgich (keyingi o'rinlarda op-amp deb yuritiladi) - differensiallashtirilgan kirishlarga ega bo'lgan qurilma bo'lib, u juda yuqori daromadga ega.
Signalni kuchaytirish bu elementning yagona funksiyasi emas. U signal generatori sifatida ham ishlashi mumkin. Shunga qaramay, past chastotalar bilan ishlash uchun uning kuchaytiruvchi xususiyatlari qiziq.
Op kuchaytirgichdan signal kuchaytirgich yasash uchun unga oddiy rezistor bo'lgan qayta aloqa zanjirini to'g'ri ulashingiz kerak. Ushbu sxemani qaerga ulash kerakligini qanday tushunish mumkin? Buni amalga oshirish uchun siz op-ampning uzatish xususiyatiga murojaat qilishingiz kerak. U ikkita gorizontal va bitta chiziqli qismga ega. Agar ish nuqtasi bo'lsaqurilma gorizontal uchastkalardan birida joylashgan bo'lsa, u holda op-amp generator rejimida (puls rejimida) ishlaydi, agar u chiziqli uchastkada joylashgan bo'lsa, u holda op-amp signalni kuchaytiradi.
Op-ampni chiziqli rejimga o'tkazish uchun siz bir kontakt bilan qayta aloqa rezistorini qurilmaning chiqishiga, ikkinchisini - inverting kirishiga ulashingiz kerak. Bu inklyuziya salbiy fikr (NFB) deb ataladi.
Agar past chastotali signal kuchaytirilishi va fazada oʻzgarmasligi talab etilsa, u holda OOS bilan teskari kirish yerga ulangan boʻlishi kerak va kuchaytirilgan signal teskari boʻlmagan kirishga qoʻllanilishi kerak. Agar signalni kuchaytirish va uning fazasini 180 gradusga o'zgartirish zarur bo'lsa, u holda teskari bo'lmagan kirish erga ulangan bo'lishi kerak va kirish signali teskarisiga ulangan bo'lishi kerak.
Bunday holatda operativ kuchaytirgich qarama-qarshi qutbli quvvat bilan ta'minlanishi kerakligini unutmasligimiz kerak. Buning uchun uning maxsus kontaktlari bor.
Bunday qurilmalar bilan ishlashda ba'zan past chastotali kuchaytirgich sxemasi uchun elementlarni tanlash qiyinligini ta'kidlash muhimdir. Istalgan daromad parametrlariga erishish uchun ularni nafaqat nominal qiymatlar, balki ular ishlab chiqarilgan materiallar nuqtai nazaridan ham ehtiyotkorlik bilan muvofiqlashtirish talab etiladi.
Chipdagi kuchaytirgich
ULF elektrovakuum elementlariga, tranzistorlarga va operatsion kuchaytirgichlarga o'rnatilishi mumkin, faqat vakuum naychalari o'tgan asrda, qolgan sxemalar esa kamchiliklardan xoli emas, ularni tuzatish muqarrar ravishda dizaynni murakkablashtirishga olib keladi. kuchaytirgichdan. Bu noqulay.
Muhandislar uzoq vaqtdan beri ULF yaratish uchun qulayroq variantni topishgan: sanoat kuchaytirgich vazifasini bajaradigan tayyor mikrosxemalarni ishlab chiqaradi.
Ushbu sxemalarning har biri ma'lum bir tarzda ulangan op-amplar, tranzistorlar va boshqa elementlar to'plamidir.
Integral mikrosxemalar koʻrinishidagi baʼzi ULF seriyalariga misollar:
- TDA7057Q.
- K174UN7.
- TDA1518BQ.
- TDA2050.
Yuqoridagi barcha seriyalar audio uskunada ishlatiladi. Har bir model turli xil xususiyatlarga ega: ta'minot kuchlanishi, chiqish quvvati, daromad.
Ular doskaga joylashtirish va oʻrnatish uchun qulay boʻlgan koʻp pinli kichik elementlar shaklida ishlab chiqariladi.
Mikrosxemada past chastotali kuchaytirgich bilan ishlash uchun mantiq algebra asoslarini, shuningdek, VA-EMAS, YOKI-EMAS mantiqiy elementlarning ishlash tamoyillarini bilish foydalidir.
Deyarli har qanday elektron qurilmani mantiqiy elementlarga yigʻish mumkin, ammo bu holda koʻplab sxemalar katta hajmli va oʻrnatish uchun noqulay boʻlib chiqadi.
Shuning uchun ULF funksiyasini bajaradigan tayyor integral mikrosxemalardan foydalanish eng qulay amaliy variant boʻlib tuyuladi.
Sxemani takomillashtirish
Yuqoridagilar bipolyar va dala effektli tranzistorlar bilan ishlashda kuchaytirilgan signalni qanday yaxshilash mumkinligiga misol boʻldi (kondensator va rezistorni parallel ulash orqali).
Bunday tuzilmaviy yangilanishlar deyarli har qanday sxema bilan amalga oshirilishi mumkin. Albatta, yangi elementlarning kiritilishi ortadikuchlanish pasayishi (yo'qotishlar), ammo buning natijasida turli davrlarning xususiyatlarini yaxshilash mumkin. Masalan, kondensatorlar ajoyib chastotali filtrlardir.
Rezistiv, sig'imli yoki induktiv elementlarda kontaktlarning zanglashiga olib tushmasligi kerak bo'lgan chastotalarni filtrlaydigan eng oddiy filtrlarni yig'ish tavsiya etiladi. Rezistiv va sig‘imli elementlarni operatsion kuchaytirgichlar bilan birlashtirib, yanada samarali filtrlarni (integratorlar, Sallen-Key farqlovchilari, tirqish va o‘tkazuvchan filtrlar) yig‘ish mumkin.
Xulosa
Chastota kuchaytirgichlarining eng muhim parametrlari:
- daromad;
- signal buzilish omili;
- chiqish quvvati.
Past chastotali kuchaytirgichlar ko'pincha audio jihozlarda qo'llaniladi. Qurilma maʼlumotlarini quyidagi elementlarda toʻplashingiz mumkin:
- vakuum naychalarida;
- tranzistorlarda;
- operatsion kuchaytirgichlarda;
- yakunlangan chiplarda.
Past chastotali kuchaytirgichlarning xususiyatlarini qarshilik, sig'im yoki induktiv elementlarni kiritish orqali yaxshilash mumkin.
Yuqoridagi sxemalarning har biri o'zining afzalliklari va kamchiliklariga ega: ba'zi kuchaytirgichlarni yig'ish qimmatga tushadi, ba'zilari to'yinganlikka kirishi mumkin, ba'zilari uchun ishlatiladigan elementlarni muvofiqlashtirish qiyin. Kuchaytirgich dizayneri har doim hal qilishi kerak bo'lgan xususiyatlar mavjud.
Ushbu maqolada keltirilgan barcha tavsiyalardan foydalanib, siz uyda foydalanish uchun o'z kuchaytirgichingizni qurishingiz mumkinBu qurilmani sotib olish o‘rniga, yuqori sifatli qurilmalar haqida gap ketganda, bu juda qimmatga tushishi mumkin.
