Opracowane przez D. Kasprzaka aka 'master' i D. K. aka 'pastakiller' z Technikum Elektronicznego w ZSP nr 1 w Inowrocławiu.

WZMACNIACZ

1. Wzmacniacz elektryczny (wzmacniacz) to układ elektroniczny, którego zadaniem jest wytworzenie na wyjściu sygnału o wartości większej, proporcjonalnej do sygnału wejściowego. Dzieje się to kosztem energii pobieranej z zewnętrznego źródła zasilania.

2. Wzmacniacz w konfiguracji OE dla tranzystora typu npn.Układ o wspólnym emiterze oznaczany OE, w którym sygnał jest doprowadzany między emiter i bazę, a obciążenie jest włączone między kolektor i emiter. Emiter stanowi elektrodę wspólną dla obwodu wejściowego i wyjściowego. Układ OE jest najpowszechniej stosowany we wzmacniaczu małej częstotliwości.

2.1. Właściwości układu OE:–w zakresie małych i średnichh częstotliwości, przy obciążeniu rezystancyjnym, układa odwraca fazę sygnału wejściowego o 180 stopni–układ zapewnia dość duże wzmocnienie napięciowe i prądowe oraz duże wzmocnienie mocy–rezystancja wejściowa układu jest umiarkowanie mała, natomiast wyjściowa umiarkowanie duża.

Rb - rezystor bazowy. Jego zadaniem jest odpowiednie spolaryzowanie bazy tranzystora. Ustala statyczny prąd bazy

Rc - rezystor kolektorowy; polaryzuje kolektor. Jego zadaniem jest wpływanie na wartość wzmocnienia napięciowego wzmacniacza. W praktyce jeśli zastosujemy w tym miejscu rezystor o większej wartości to nasz wzmacniacz silniej wzmocni sygnał wejściowy. W tym miejscu można stosować też potencjometr wtedy uzyskamy płynną regulacje wzmocnienia wzmacniacza.

2.2. Wzmacniacz OE z potencjometrycznym zasilaniem bazy.

Rezystory R1 oraz R2 polaryzują bazę tranzystora; zazwyczaj R2 ma mniejszą wartość od R1. Zadaniem tych rezystorów jest ustalenie potencjału bazy względem masy. Rezystory te tworzą zwykły dzielnik napięcia.

Ciekawych odsyłam do teorii na temat działania rezystorowego dzielnika napięcia. Taki układ pozwala nam na prawie dowolne regulowanie napięcia polaryzującego bazę tranzystora. Wartością tego napięcia ustalamy statyczny punkt pracy tranzystora. Polaryzacja bazy wpływa też na rodzaj klasy energetycznej w jakiej pracuje nasz wzmacniacz. W tym punkcie wymagana jest od czytelnika wiedza na temat budowy i zasady działania tranzystora oraz znajomość charakterystyk pracy tranzystora. Zachęcam też do poznania klas energetycznych pracy wzmacniaczy. Każda klasa ma swoje zalety i wady przykładowe klasy to A , B oraz AB.

Rc - ma takie same zadanie jak we wcześniejszej konfiguracji; wpływa na wartość wzmocnienia układu.

Re - rezystor emiterowy zwany rezystorem ujemnego sprzężenia zwrotnego (w skrócie USZ); stabilizuje statyczny punkt pracy wzmacniacza.; poprawia kulturę

pracy wzmacniacza.

???Dlaczego stosowanie USZ jest takie ważne w naszym wzmacniaczu ???Minusem stosowania dużych wartości rezystora RE jest to, że nasz wzmacniacz traci na wzmocnieniu sygnału. Plusem stosowania USZ jest to, że pasmo przenoszenia naszego wzmacniacza się poszerza. Poprawia też stabilność pracy wzmacniacza. Zmniejsza zniekształcenia nieliniowe i liniowe wzmacniacza. Jakość wzmocnionego sygnału jest lepsza.

2.3. Wzmacniacza OE z tranzystorem pnp.

Rb2 - rezystor polaryzujący bazę Rf – rezystor USZ stabilizuje punkt pracy tranzystora.

2.4. Wzmacniacz OE w pełnym zestawie elementów z wymuszonym prądem bazy .

C1 i C2 - kondensatory sprzęgające, wpływają na dolną częstotliwość graniczną pasma przenoszenia wzmacniacza. Kondensatory sprzęgające odcinają składową stałą sygnału wejściowego i wyjściowego. Przydatne kiedy nasz wzmacniacz zaczyna nabierać bardziej złożone formy.R0 - rezystancja obciążenia; praktyce jest to wyjście naszego wzmacniacza, ożemy tu umieścić np. głośnik.

2.5. Układ wzmacniacza OE w pełnym zestawie elementów z potencjometrycznym zasilaniem bazy.

Re - wprowadza ujemne sprzężenie zwrotne.

Ce - dla składowej zmiennej zwiera sygnał do masy.

3. Wzmacniacz w konfiguracji OC.Układ o wspólnym kolektorze (oznaczany OC), sygnał jest doprowadzany

między bazę i kolektor, a obciążenie jest włączone między emiter i kolektor. Kolektor stanowi elektrodę wspólną dla obwodu wejściowego i wyjściowego.

3.1. Właściwości układu OC:–w zakresie małych częstotliwości, przy obciążeniu rezystancyjnym, układ nie odwraca fazy sygnału wyjściowego.–wzmocnienie prądowe jest tego samego rzędu co w układzie OE.–wzmocnienie napięciowe jest bliskie jedności , stąd nazwa wtórnik.–rezystancja wyjściowa jest mała, a wejściowa może być duża.

Wzmacnicz OC może być:–wtórnikiem napięcia ( wtórnik emiterowy)–wzmacniaczem prądowym - w tym przypadku nie występuje tu rezystor Rc.

4. Wzmacniacz w konfiguracji OB Układ o wspólnej bazie oznaczamy OB, w którym sygnał jest doprowadzony między emiter i bazę, a obciążenie jest włączone między kolektor i bazę. Baza stanowi elektrodę wspólną dla obwodu wejściowego i wyjściowego.

4.1. Właściwości układu OB:–w zakresie małych częstotliwości, przy obciążeniu rezystancyjnym, nie odwraca fazy–wzmocnienie napięciowe jest zbliżone do wzmocnienia w układzie OE–wzmocnienie prądowe jest mniejsze od jedności.–rezystancja wejściowa bardzo mała – jest to główną wadą układu–rezystancja wyjściowa zaś bardzo duża.

R1 i R2 - rezystory polaryzujące bazę.Rc - rezystor wyjściowy; rola jak w OE, wpływa na wzmocnienie napięciowe wzmacniacza.C1 i C2 - kondensatory sprzęgające

5. Układ Darlingtona.Nazywany też super alfa. Jest to połączenie dwóch tranzystorów.

Jeśli dwa tranzystory połączono według schematu przedstawionego powyżej, to otrzymany układ zachowuje się jak pojedynczy tranzystor o współczynniku wzmocnienia prądowego równym iloczynowi współczynników wzmocnień prądowych obu tranzystorów. Układ ten bywa bardzo przydatny w zastosowaniach wymagających dużych prądów (stabilizatory mocy) lub w stopniach wejściowych wzmacniaczy o bardzo dużej impedancji wejściowej.

Poza tym taki złożony tranzystor zachowuje się jak zwykły tranzystor o dość małej szybkości działania, ponieważ tranzystor T1 nie może szybko wyłączyć tranzystora T2. Problem ten zazwyczaj usuwa się przez dołączenie rezystora R między bazę a emiter tranzystora T2. Rezystor R zapobiega również przewodzeniu tranzystora T2, wywoływanemu, przy braku R, przez prąd upływności T1. Tranzystory Darlingtona są obecnie produkowane jako pojedyncze elementy, z rezystorem baza - emiter zazwyczaj wbudowanym w strukturę. Typowym przykładem jest darlington mocy 2N682 typu npn, o współczynniku wzmocnienia prądowego równym 2400 A/A (wartość typowa) dla prądu kolektora o wartości 10A.

Opracowane na podstawie:P. Horowitz, W. Hill „Sztuka elektroniki”, Wyd. Komunikacji i Łączności, wydanie 7, Wa-wa 2003 A. Chwaleba, B. Moeschke, G. Płoszajski „Elektronika 5”, Wyd. WSiP, Wa-wa 1996.