Појачало је електронски уређај са два порта који се користи за појачавање сигнала или повећање снаге сигнала уз помоћ извора напајања. Напајање се врши преко улазног терминала појачала. Излаз појачала може бити повећана амплитуда итд.

Појачање појачавача одређује његово појачање. То је главни фактор који одређује излаз уређаја. Појачала се користе у скоро свим врстама електронских компоненти. Добитак се израчунава као однос излазног параметра (снага, струја или напон) и улазног параметра.

Појачала се користе у различитим апликацијама, као што су аутоматизација, поморски, сензори, итд. Добитак снаге појачала је генерално већи од један. Хајде да разумемо неке основне карактеристике идеалног појачала.

Ево, разговараћемо идеално појачало, врсте појачала, својства, функције, и примене појачавача .

Почнимо.

Идеално појачало

Хајде да размотримо карактеристике идеалног појачала, које су наведене у наставку:

• Улазна импеданса: Бесконачно
• Излазна импеданса: Нула
• Добитак на различитим фреквенцијама: Фикед

Улазни порт појачала може бити извор напона или извор струје. Извор напона зависи само од улазног напона и не прихвата струју. Слично, извор струје прихвата струју и нема напона. Излаз ће бити пропорционалан напону или струји кроз порт.

Излаз идеалног појачала може бити или зависни извор струје или зависни извор напона. Отпор извора зависног извора напона је нула, док је отпор зависног извора струје бесконачан.

Напон или струја зависног извора зависи само од улазног напона или струје. То значи да ће излазни напон зависити од улазног напона, а излазна струја зависиће од извора напона независног од улазне струје и извора струје, респективно.

Идеална појачала се даље категоришу као ЦЦЦС (Извор струје контролне струје), ЦЦВС (Извор струјног контролног напона), ВЦВС (Волтаге Цонтрол Волтаге Соурце), и ВЦЦС (Извор струје контроле напона).

Улазна импеданса ЦЦВС и ЦЦЦС је нула, док су ВЦЦС и ВЦВС бесконачне. Слично томе, излазна импеданса ЦЦЦС и ВЦЦС је бесконачна, док је импеданса ЦЦВС и ВЦВС нула.

Врсте појачала

Хајде да разговарамо о различитим типовима појачала.

Оператионал Амплифиерс

Операциона појачала или операциона појачала су директно спрегнута (ДЦ) појачала високог појачања која обављају различите математичке операције, као што су сабирање, диференцијација, одузимање, интеграција итд.

Има два улазна терминала и један излазни терминал. Улазни терминали се називају инвертујући и неинвертујући терминали. Сигнал примењен на инвертујући терминал ће се појавити као фазно инвертован, а сигнал примењен на неинвертујући терминал појављује се без инверзије фазе на излазном терминалу.

Напон примењен на инвертујућем улазу је представљен као В-, а напон на неинвертујућем улазу је представљен као В+.

Напомена: Излазна импеданса и дрифт идеалног оп-појачала су 0. Појачање напона, улазна импеданса и пропусни опсег идеалног оп-појачала су бесконачни.

Операциона појачала се даље категоришу као инвертујућа и неинвертујућа појачала. Хајде да детаљно размотримо горња два типа операционих појачала.

Апликације

Оп-појачала се користе у разним апликацијама у електроници. На пример,

• Филтери
• Компаратор напона
• Интегратор
• Претварач струје у напон
• Летње појачало
• Пхасе схифтер

Инвертујући и неинвертујући улаз појачала је приказан испод:

Инвертујуће појачало

Инвертујуће појачало је приказано у наставку:

То је конфигурација повратне спреге напонског шанта оп-појачала. Напон сигнала примењен на инвертујући улаз оп-појачала резултира протоком струје И1 у оп-појачало. Знамо да је улазна импеданса оп-појачала бесконачна. Неће дозволити да струја тече у појачало. Струја ће тећи кроз излазну петљу (кроз отпор Р2) до излазног терминала оп-појачала.

Појачање напона на излазном терминалу инвертујућег појачала израчунава се као:

садржи у низу

А =Во/Вс = -Р2/Р1

Где,

Во и Вс су излазни и сигнални напон.

Негативан предзнак показује да је излаз појачала за 180 степени ван фазе са улазом.

Инвертујуће појачало је једно од најчешће коришћених оп-појачала. Има веома ниске улазне и излазне импедансе.

Неинвертујуће појачало

Неинвертујуће појачало је приказано у наставку:

Горња конфигурација је повратна веза напонске серије. Напон сигнала примењен на неинвертујући улаз оп-појачала резултира протоком струје И1 у оп-појачало и струјом И2 ван оп-појачала.

Према концепту виртуелног кратког споја, И1 = И2 и Вк =Вс.

Појачање напона неинвертујућег појачала може се израчунати као:

А = А + (Р2/Р1)

Неинвертујући појачивачи имају високу улазну и ниску излазну импедансу. Такође се сматра појачивачем напона.

ДЦ појачала

ДЦ или директно спрегнута појачала се користе за појачање нискофреквентних и директно спрегнутих сигнала. Два степена једносмерног појачала могу се међусобно повезати коришћењем директног споја између ових степени.

Директно спајање је једноставна и лака врста везе. Може се израчунати директним повезивањем колектора транзистора првог степена са базом транзистора другог степена, који се помиње као Т1 и Т2.

Али, ДЦ појачала изазивају два проблема која се називају померање померања и померање нивоа. Дизајн диференцијалног појачала је отклонио такве проблеме. Хајде да разговарамо о диференцијалном појачалу.

Дифферентиал Амплифиерс

Структура диференцијалног појачала решила је проблем дрифта и померања нивоа. Структура се састоји од два БЈТ (Биполар Јунцтион Трансистор) појачала повезана само преко водова за напајање. Назван је као диференцијални појачавач јер је излаз појачала разлика између појединачних улаза, као што је приказано у наставку:

Во = А (Ви1 - Ви2)

Где,

Во је излаз, а Ви1 и Ви2 су два улаза.

А је појачање диференцијалног појачала.

јава хелло програм

Сада ако

Ви1 = -Ви2

Во = 2АВи1 = 2АВи

Горња операција се зове а диференцијални режим операција. Овде улазни сигнали нису у фази један са другим. Такви сигнали ван фазе познати су као сигнали у режиму разлике (ДМ).

Ако,

Ви1 = Ви2

Во = А (Ви1 - Ви1)

Ин = 0

Ова операција је позната као цоммон-моде (ЦМ) јер су улазни сигнали у фази један са другим. Нулти излаз таквих сигнала показује да неће бити помака у појачалу.

Повер Амплифиерс

Називају се и појачала снаге струјни појачивачи . Ови појачивачи су потребни да подигну тренутни ниво долазног сигнала како би се лако управљало оптерећењем. Типови појачивача снаге укључују аудио појачала, појачала за радио фреквенцију итд.

Појачала снаге су класификована као појачала класе А, класе АБ, класе Б и Ц. О класама појачала снаге ћемо разговарати касније у овој теми.

Промени режим Појачала

Појачала са прекидачким режимом су врста нелинеарних појачала са високом ефикасношћу.

Уобичајени пример таквог типа појачала су појачала класе Д.

ес5 против ес6

Инструментал Амплифиер

Инструментално појачало се користи у аналогним сензорским и мерним инструментима. Хајде да размотримо пример.

Волтметар који се користи за мерење веома ниских напона захтева инструментално појачало за правилно функционисање. Има различите карактеристике, као што су веома високо појачање напона, добра изолација, веома ниска бука, мала потрошња енергије, велики пропусни опсег итд.

Негативне повратне информације

Негативна повратна спрега је једна од основних карактеристика за контролу изобличења и пропусног опсега у појачалима. Примарна сврха негативне повратне спреге је да смањи појачање система. Део излаза у супротној фази враћа се назад у улаз. Вредност се даље одузима од улаза. У изобличеном излазном сигналу, излаз са изобличењем се враћа назад у супротној фази. Одузима се од улаза; можемо рећи да негативна повратна спрега у појачавачима смањује нелинеарности и нежељене сигнале.

Слика испод представља негативне повратне информације:

Уз помоћ негативне повратне информације, унакрсна дисторзија и друге физичке грешке се такође могу елиминисати. Друге предности коришћења негативне повратне спреге су проширење пропусног опсега, исправљање температурних промена итд.

Негативна повратна спрега може бити негативна повратна спрега напона или негативна струја. У оба случаја, повратна спрега напона или струје је пропорционална излазу.

Не треба да се мешамо између позитивних и негативних повратних информација. Позитивне повратне информације имају тенденцију да појачају промену, док негативне повратне информације имају тенденцију да умање промену. Друга разлика је у томе што су улазни и излазни сигнали у позитивној повратној вези у фази и додају се. У случају негативне повратне спреге, улазни и излазни сигнали су ван фазе и одузимају се.

Активни уређаји у појачалу

Појачало се састоји од неких активних уређаја који су одговорни за процес појачања. То може бити један транзистор, вакуумска цев, чврста компонента или било који део интегрисаних кола.

Хајде да разговарамо о активним уређајима и њиховој улози у процесу појачања.

БЈТ

БЈТ је опште познат као а контролисано струјом уређај. Биполарни транзистори се користе као прекидачи за појачавање струје у појачавачима.

МОСФЕТ

МОСФЕТ или Транзистори са полупроводничким ефектом металног оксида се обично користе у појачавању електронских сигнала. МОСФЕТ-ови се могу користити за промену проводљивости контролисањем напона на капији. МОСФЕТ такође може повећати снагу слабог сигнала. Дакле, МОСФЕТ-и се могу користити као појачало.

Вакумски цевни појачивачи

Појачало са вакумским цевима користи вакуумске цеви као изворни уређај. Користи се за повећање амплитуде сигнала. Испод микроталасних фреквенција, цевна појачала су замењена полупроводничким појачавачима крајем 19.^тхвека.

Микроталасна појачала

Микроталасна појачала се обично користе у микроталасним системима. Користи се за подизање нивоа улазног сигнала са врло мало изобличења. Такође може пребацити или повећати електричну снагу. Обезбеђује бољи излаз једног уређаја у поређењу са полупроводничким уређајима на микроталасним фреквенцијама.

Магнетна појачала

Магнетна појачала су развијена 20^тхвека да би се превазишли недостаци (велики струјни капацитет и јачина) појачавача са вакумским цевима. Магнетни појачивачи су слични транзисторима. Он контролише магнетну снагу језгра тако што активира контролну завојницу (други калем за намотавање).

Интегрисаних кола

Интегрисана кола могу да држе неколико електронских уређаја, као што су кондензатори и транзистори. Популарност ИЦ-а је такође проширила електронске уређаје широм света.

Класе појачавача снаге

Класе појачавача снаге су класификоване као класа А, класа Б, класа АБ, и класа Ц . Хајде да разговарамо о кратком опису класа појачала снаге.

Појачала снаге А класе

Улаз појачала класе А је мали, због чега је и излаз мали. Дакле, не производи много појачања снаге. Са транзисторима се може користити као појачивач напона. Појачала класе А са вакуум пентодама такође могу да обезбеде један степен појачања снаге за покретање оптерећења, као што су звучници.

Појачала снаге Б класе

БЈТ генерално захтевају појачала снаге Б класе за покретање оптерећења, као што су звучници. Улаз појачавача класе Б је велики, због чега је и излаз веома велики. Дакле, производи велико појачање. Али, у случају једног транзистора, само половина улазног сигнала је појачана.

Појачала снаге класе АБ

Конфигурација АБ појачивача снаге лежи између појачала класе А и класе Б. Појачала класе АБ се производе комбиновањем високе излазне снаге појачала снаге Б класе са ниским изобличењем појачала снаге А класе.

У случају малих излаза, појачало снаге АБ класе може да се понаша као класа А. Може да се понаша као појачало снаге класе Б у случају веома великих излаза.

Појачала снаге Ц класе

Елемент проводљивости појачавача снаге типа Ц класе су транзистори. Има бољу ефикасност, али због проводљивости мањег од пола циклуса, изазива велика изобличења. Дакле, појачала снаге Ц класе нису пожељна у аудио апликацијама. Уобичајене примене таквих појачала укључују радиофреквентна кола.

Особине појачавача

Појачала су дефинисана према њиховим улазним и излазним својствима. Појачање појачавача одређује његово појачање. Дакле, фактори појачања и множења су два битна својства појачавача.

Хајде да разговарамо о својствима која су дефинисана различитим параметрима, који су наведени у наставку:

Добитак
Добитак појачала се израчунава као однос излаза (снаге, струје или напона) према улазу. Одређује појачање појачала. На пример, сигнал са улазом од 10 волти и излазом од 60 волти имаће појачање од 6.
Појачање = излаз/улаз
Добитак = 60/10
Добитак = 6
Појачање се изражава у јединици дБ (децибелима). Пасивне компоненте генерално имају појачање мање од један, док активне компоненте имају појачање веће од 1.Проток
Ширина појаса је дефинисана као ширина мерена у Хертз корисног фреквентног опсега.
Фреквенцијски опсег - Фреквенцијски опсег је генерално одређен у смислу фреквентног одзива или пропусног опсега.Бука
Шум се дефинише као сваки нежељени сигнал који делује као сметња у систему.Ефикасност
Већа ефикасност појачала би резултирала мањом производњом топлоте и већом излазном снагом. Израчунава се као однос између излазне снаге и искоришћења укупне снаге.Уби стопа
Брзина напона се мери у волтима по микросекунди. Дефинише се као максимална стопа промене оутпута. Брзина повећања изнад чујног опсега појачала би резултирала мање изобличења и грешака.Линеарност
Дефинише се као способност појачала да произведе прецизне копије улазног сигнала.Стабилност
Кола појачала захтевају да буду стабилна на свим доступним фреквенцијама. Дефинише се као способност избегавања нежељених осцилација у електронском уређају.

Функције различитих појачала

Друге врсте појачала имају различите карактеристике. Хајде да разговарамо о функцијама различитих типова појачала који се данас користе.

• Тхе линеарни појачивачи не пружају савршену линеарну способност јер ниједно појачало није савршено. То је због употребе уређаја за појачавање, као што су транзистори, који су нелинеарне природе. Ови уређаји могу произвести неку нелинеарност. Линеарни појачивачи су мање склони изобличењима. То значи да линеарна појачала генеришу мање изобличења.
• Посебно дизајниран аудио појачала може појачати аудио фреквенцију.
• Ускопојасни појачавач појачава преко уског опсега фреквенција, док широкопојасни појачавач појачава преко широког опсега фреквенција.
• Тхе нелинеарни појачивачи производе изобличење у поређењу са линеарним уређајима. Али, нелинеарни уређаји се и данас користе. Примери нелинеарних појачала су РФ (радиофреквентни) појачала итд.
• Структура логаритамски појачавач производи излаз пропорционалан логаритамској вредности свог улаза. Коло се састоји од две диоде и два оп-појачала (оперативно појачало).
ЦМОС(комплементарни метални оксидни полупроводници) се такође могу користити као појачало ако је његова радна тачка фиксирана у активном региону. Може се конструисати коришћењем извора константне струје или струјних огледала.

Примене појачала

Појачала се користе у различитим апликацијама. Хајде да о томе детаљно разговарамо.

Пратилац напона
Пратилац напона је такође познат као појачивач јединства . Има веома велику улазну импедансу и веома ниску излазну импедансу, што је основни принцип пуферовање поступак. Инвертујући терминал операционог појачала је кратак са излазним терминалом.
То значи да је излаз једнак улазу. Зове се следбеник напона јер излаз појачала прати улаз.
Пратилац напона не даје ефекте оптерећења, нема појачања снаге и струје, што су његове предности.Претварач струје у напон
Конструкција претварача струја у напон је приказана у наставку:
Где,
РТ: Термистор или отпорник зависан од светлости.
ТО: Тренутни
РФ: Повратни отпорник
АКО: Повратна струја
ГЛАС: Излазни напон
Термистор покреће оп-амп у његовом инвертујућем режиму. Промена температуре доводи до варијације отпора термистора. Он даље мења струју која пролази кроз њега. Струја тече у излаз кроз повратни отпорник као повратна струја која развија излазни напон. Пошто је струја термистора једнака струји повратне спреге, можемо рећи да је излазни напон пропорционалан струји термистора.
Дакле, улазна струја се претвара у излазни напон.Микроталасна појачала
ТВТА и Клистрон су уобичајени уређаји који се користе као микроталасна појачала. Појачало са путујућим таласима (ТВТА) пружа добро појачање чак и на ниским микроталасним фреквенцијама. То значи да је ТВТА пожељан за појачање велике снаге. Али, клистрони су боље подесиви у поређењу са ТВТА.
Клистрони се такође користе на микроталасним фреквенцијама за апликације велике снаге. Али, пружа широко подесиво појачање у поређењу са ТВТА. Такође има уски пропусни опсег у поређењу са ТВТА.
Уређаји у чврстом стању , као што су МОСФЕТ, диоде, полупроводнички материјали (силицијум, галијум, итд.), користе се при ниској снази и микроталасним фреквенцијама у разним применама. На пример, мобилни телефони, преносиви радио-фреквентни терминали , итд. У таквим апликацијама, величина и ефикасност су главни фактори који одређују његову способност и употребу. Употреба полупроводничких уређаја у микроталасним појачивачима такође обезбеђује широк пропусни опсег.Музички инструменти
Појачала се користе у разним музичким инструментима, као што су гитаре и бубањ машине, за претварање сигнала из различитих извора (жице у гитари, итд.) у моћан електронски сигнал (појачало снаге) који производи звук. Звук је довољно чујан за публику или људе у близини. Излаз неких музичких инструмената је повезан са звучницима за јачи звук.
Појачала за инструменте у музичким инструментима такође имају функцију подешавања сигнала која омогућава извођачу да промени тон сигнала.Осцилатори
Осцилаторна кола се користе за генерисање електричних таласних облика било које жељене фреквенције, облика и снаге. Употреба појачавача у осцилаторима обезбеђује константну излазну амплитуду и појачава повратну фреквенцију.Видео појачала
Појачало које се налази у видео појачивачу појачава сигнал који се састоји од високофреквентних компоненти. Такође га спречава од било каквог изобличења. Видео појачала имају различите пропусне опсеге у зависности од квалитета видео сигнала, као што су СДТВ, ХДТВ, 1080пи, итд.