Aşağı tezlikli gücləndirici (bundan sonra ULF adlandırılacaq) aşağı tezlikli rəqsləri istehlakçının ehtiyac duyduğu birinə gücləndirmək üçün nəzərdə tutulmuş elektron cihazdır. Onlar müxtəlif növ tranzistorlar, borular və ya əməliyyat gücləndiriciləri kimi müxtəlif elektron elementlərdə yerinə yetirilə bilər. Bütün ULF-lərin işlərinin effektivliyini xarakterizə edən bir sıra parametrlər var.
Bu məqalədə belə bir cihazın istifadəsi, onun parametrləri, müxtəlif elektron komponentlərdən istifadə edərək tikinti üsulları haqqında danışılacaqdır. Aşağı tezlikli gücləndiricilərin sxemi də nəzərə alınacaq.
ULF tətbiqi
ULF ən çox səs bərpası avadanlıqlarında istifadə olunur, çünki texnologiyanın bu sahəsində çox vaxt siqnal tezliyini insan orqanizminin qavradığı tezlikə (20 Hz-dən 20 kHz-ə qədər) artırmaq lazımdır.
Digər ULF tətbiqləri:
- ölçü texnologiyası;
- defektoskopiya;
- analoq hesablama.
Ümumilikdə, bas gücləndiriciləri radiolar, akustik cihazlar, televizorlar və ya radio ötürücülər kimi müxtəlif elektron sxemlərin komponentləri kimi tapılır.
Parametrlər
Gücləndirici üçün ən vacib parametr qazancdır. Çıxışın girişə nisbəti kimi hesablanır. Nəzərə alınan dəyərdən asılı olaraq, onlar ayırd edirlər:
- cari qazanc=çıxış cərəyanı / giriş cərəyanı;
- gərginlik qazancı=çıxış gərginliyi / giriş gərginliyi;
- güc qazancı=çıxış gücü / giriş gücü.
Bəzi cihazlar, məsələn, op-amplar üçün bu əmsalın dəyəri çox böyükdür, lakin hesablamalarda çox böyük (həm də çox kiçik) rəqəmlərlə işləmək əlverişsizdir, ona görə də qazanclar çox vaxt loqarifmik ilə ifadə edilir. vahidlər. Bunun üçün aşağıdakı düsturlar tətbiq olunur:
- loqarifmik vahidlərdə güc artımı=10istədiyiniz güc qazancının loqarifmi;
- loqarifmik vahidlərdə cari qazanc=20istədiyiniz cərəyan qazancının ondalık loqarifmi;
- loqarifmik vahidlərdə gərginlik artımı=20istədiyiniz gərginliyin loqarifmi.
Bu şəkildə hesablanan əmsallar desibellə ölçülür. Qısaldılmış ad - dB.
Növbəti vacib parametrgücləndirici - siqnalın təhrif əmsalı. Siqnalın gücləndirilməsinin onun çevrilməsi və dəyişməsi nəticəsində baş verdiyini başa düşmək vacibdir. Həmişə bu çevrilmələrin düzgün baş verməsi faktı deyil. Bu səbəbdən çıxış siqnalı giriş siqnalından, məsələn, formada fərqlənə bilər.
İdeal gücləndiricilər mövcud deyil, ona görə də təhrif həmişə mövcuddur. Düzdür, bəzi hallarda icazə verilən həddən kənara çıxmır, bəzilərində isə keçər. Gücləndiricinin çıxışındakı siqnalların harmonikləri giriş siqnallarının harmonikləri ilə üst-üstə düşürsə, təhrif xətti olur və yalnız amplituda və faza dəyişikliyinə qədər azalır. Çıxışda yeni harmoniklər görünsə, təhrif qeyri-xəttidir, çünki bu, siqnal formasının dəyişməsinə gətirib çıxarır.
Başqa sözlə, təhrif xəttidirsə və gücləndiricinin girişində “a” siqnalı olubsa, o zaman çıxış “A” siqnalı, qeyri-xəttidirsə, onda çıxış "B" siqnalı olacaq.
Gücləndiricinin işini xarakterizə edən son vacib parametr çıxış gücüdür. Güc növləri:
- Rəhman.
- Pasport səs-küyü.
- Maksimum qısamüddətli.
- Maksimum uzunmüddətli.
Hər dörd növ müxtəlif QOST və standartlarla standartlaşdırılıb.
Vamplifikatorlar
Tarixən ilk gücləndiricilər vakuum cihazları sinfinə aid olan vakuum borularında yaradılmışdır.
Hermetik kolbanın daxilində yerləşən elektrodlardan asılı olaraq lampalar fərqlənir:
- diodlar;
- triodlar;
- tetrodes;
- pentodlar.
Maksimumelektrodların sayı səkkizdir. Klistronlar kimi elektrovakuum cihazları da var.
Triod gücləndirici
İlk növbədə keçid sxemini başa düşməyə dəyər. Aşağı tezlikli triod gücləndirici dövrəsinin təsviri aşağıda verilmişdir.
Katodu qızdıran filament enerjilidir. Anodda gərginlik də tətbiq olunur. Temperaturun təsiri altında elektronlar katoddan sökülür və onlar müsbət potensialın tətbiq olunduğu anoda doğru irəliləyir (elektronların mənfi potensialı var).
Elektronların bir hissəsi üçüncü elektrod tərəfindən kəsilir - gərginliyin də tətbiq olunduğu şəbəkə, yalnız alternativ olaraq. Şəbəkənin köməyi ilə anod cərəyanı (bütövlükdə dövrədə cərəyan) tənzimlənir. Şəbəkəyə böyük mənfi potensial tətbiq edilərsə, katoddan gələn bütün elektronlar onun üzərinə yerləşəcək və lampadan heç bir cərəyan keçməyəcək, çünki cərəyan elektronların yönəldilmiş hərəkətidir və şəbəkə bu hərəkəti bloklayır.
Lampanın qazancı enerji təchizatı ilə anod arasında birləşdirilən rezistoru tənzimləyir. O, qazanc parametrlərinin asılı olduğu cərəyan gərginliyi xarakteristikasında işləmə nöqtəsinin istədiyiniz mövqeyini təyin edir.
İşləmə nöqtəsinin mövqeyi niyə bu qədər vacibdir? Çünki bu, aşağı tezlikli gücləndirici dövrədə nə qədər cərəyan və gərginliyin (və dolayısıyla gücün) gücləndiriləcəyindən asılıdır.
Triod gücləndiricisindəki çıxış siqnalı anod və onun qarşısında qoşulmuş rezistor arasındakı sahədən götürülür.
Gücləndirici aktivdirklystron
Aşağı tezlikli klistron gücləndiricisinin iş prinsipi əvvəlcə sürət, sonra isə sıxlıqda siqnal modulyasiyasına əsaslanır.
Klistron aşağıdakı kimi qurulmuşdur: kolbada filamentlə qızdırılan katoda və kollektora (anodun analoqu) malikdir. Onların arasında giriş və çıxış rezonatorları yerləşir. Katoddan buraxılan elektronlar katoda tətbiq olunan gərginliklə sürətlənir və kollektora doğru tələsirlər.
Bəzi elektronlar daha sürətli, digərləri daha yavaş hərəkət edəcək - sürət modulyasiyası belə görünür. Hərəkət sürətindəki fərqə görə, elektronlar şüalara qruplaşdırılır - sıxlıq modulyasiyası özünü belə göstərir. Sıxlığı modulyasiya edən siqnal çıxış rezonatoruna daxil olur və burada eyni tezlikli, lakin giriş rezonatorundan daha böyük gücə malik siqnal yaradır.
Məlum olur ki, elektronların kinetik enerjisi çıxış rezonatorunun elektromaqnit sahəsinin mikrodalğalı salınımlarının enerjisinə çevrilir. Siqnal klistronda belə gücləndirilir.
Elektrovakuum gücləndiricilərinin xüsusiyyətləri
Bir boru cihazı və tranzistorlardakı ULF tərəfindən gücləndirilmiş eyni siqnalın keyfiyyətini müqayisə etsək, fərq sonuncunun xeyrinə deyil, çılpaq gözlə görünəcək.
İstənilən peşəkar musiqiçi sizə boru gücləndiricilərinin qabaqcıl analoqlarından qat-qat yaxşı olduğunu söyləyəcək.
Elektrovakuum cihazları çoxdan kütləvi istehlakdan çıxdı, onları tranzistorlar və mikrosxemlər əvəz etdi, lakin bu, səsin bərpası sahəsi üçün əhəmiyyətsizdir. Temperatur sabitliyi və içəridəki vakuum sayəsində lampa cihazları siqnalı daha yaxşı gücləndirir.
ULF borusunun yeganə çatışmazlığı yüksək qiymətdir, bu məntiqlidir: kütləvi tələbat olmayan elementləri istehsal etmək bahadır.
Bipolyar tranzistor gücləndirici
Çox vaxt gücləndirici mərhələlər tranzistorlar vasitəsilə yığılır. Sadə aşağı tezlikli gücləndirici yalnız üç əsas elementdən yığıla bilər: kondansatör, rezistor və n-p-n tranzistor.
Belə gücləndiricini yığmaq üçün tranzistorun emitentini torpaqlamalı, onun bazasına ardıcıl olaraq kondansatörü və paralel olaraq rezistoru qoşmalısınız. Yük kollektorun qarşısında yerləşdirilməlidir. Bu dövrədə kollektora məhdudlaşdırıcı rezistor qoşmaq məsləhətdir.
Belə bir aşağı tezlikli gücləndirici dövrənin icazə verilən təchizatı gərginliyi 3 ilə 12 volt arasında dəyişir. Rezistorun dəyəri eksperimental olaraq seçilməlidir, onun dəyərinin yük müqavimətindən ən azı 100 dəfə çox olması nəzərə alınmalıdır. Kondansatörün dəyəri 1 ilə 100 mikrofarad arasında dəyişə bilər. Onun tutumu gücləndiricinin işləyə biləcəyi tezliyin miqdarına təsir göstərir. Kapasitans nə qədər böyükdürsə, tranzistorun gücləndirə biləcəyi tezlik dərəcəsi bir o qədər aşağı olur.
Aşağı tezlikli bipolyar tranzistor gücləndiricisinin giriş siqnalı kondansatora tətbiq edilir. Müsbət güc qütbü yükün birləşmə nöqtəsinə və əsas və kondansatörə paralel qoşulmuş rezistora qoşulmalıdır.
Belə siqnalın keyfiyyətini yaxşılaşdırmaq üçün siz mənfi rəy rolunu oynayan paralel qoşulmuş kondansatör və rezistoru emitentə qoşa bilərsiniz.
İki bipolyar tranzistorlu gücləndirici
Qazancı artırmaq üçün iki tək ULF tranzistorunu birinə birləşdirə bilərsiniz. Sonra bu cihazların qazancları çoxaldıla bilər.
Gücləndirici mərhələlərin sayını artırmağa davam etsəniz, gücləndiricilərin öz-özünə həyəcanlanma şansı artacaq.
Sahə effektli tranzistor gücləndiricisi
Aşağı tezlikli gücləndiricilər həmçinin sahə effektli tranzistorlarda (bundan sonra PT adlandırılacaq) yığılır. Bu cür cihazların sxemləri bipolyar tranzistorlarda yığılanlardan çox da fərqlənmir.
N-kanallı izolyasiyalı FET (ITF tipli) gücləndirici nümunə kimi nəzərdən keçiriləcək.
Bu tranzistorun alt qatına bir kondansatör, paralel olaraq isə gərginlik bölücü qoşulur. FET-in mənbəyinə bir rezistor qoşulmuşdur (yuxarıda təsvir edildiyi kimi bir kondansatör və bir rezistorun paralel qoşulmasından da istifadə edə bilərsiniz). Məhdudlaşdırıcı rezistor və güc drenaja qoşulur və rezistor ilə drenaj arasında yük terminalı yaradılır.
Aşağı tezlikli sahə effektli tranzistor gücləndiricilərinə giriş siqnalı qapıya tətbiq edilir. Bu, həmçinin kondansatör vasitəsilə həyata keçirilir.
İzahatdan göründüyü kimi, ən sadə sahə effektli tranzistor gücləndirici sxemi aşağı tezlikli bipolyar tranzistor gücləndirici dövrədən heç bir fərqi yoxdur.
Lakin PT ilə işləyərkən bu elementlərin aşağıdakı xüsusiyyətləri nəzərə alınmalıdır:
- FET yüksək Rinput=I / Ugate-source. Sahə effektli tranzistorlar elektrik sahəsi ilə idarə olunur,stress nəticəsində yaranır. Buna görə də, FET-lər cərəyanla deyil, gərginliklə idarə olunur.
- FET-lər demək olar ki, heç bir cərəyan sərf etmir, bu da orijinal siqnalın bir qədər təhrif edilməsinə səbəb olur.
- Sahə effektli tranzistorlarda yük inyeksiyası yoxdur, ona görə də bu elementlərin səs-küy səviyyəsi çox aşağıdır.
- Onlar temperatura davamlıdırlar.
FET-lərin əsas çatışmazlığı onların statik elektrikə qarşı yüksək həssaslığıdır.
Bir çoxları zahirən qeyri-keçirici şeylərin insanı şoka saldığı vəziyyətlə tanışdır. Bu, statik elektrikin təzahürüdür. Sahə effektli tranzistorun kontaktlarından birinə belə bir impuls tətbiq edilərsə, element söndürülə bilər.
Beləliklə, PT ilə işləyərkən elementi təsadüfən zədələməmək üçün kontaktları əllərinizlə götürməmək daha yaxşıdır.
OpAmp cihazı
Əməliyyat gücləndiricisi (bundan sonra op-amp adlandırılacaq) çox yüksək qazancı olan diferensiallaşdırılmış girişləri olan cihazdır.
Siqnal gücləndirilməsi bu elementin yeganə funksiyası deyil. O, həmçinin siqnal generatoru kimi də işləyə bilər. Buna baxmayaraq, aşağı tezliklərlə işləmək üçün maraqlı olan onun gücləndirici xüsusiyyətləridir.
Op gücləndiricisindən siqnal gücləndiricisi etmək üçün ona adi rezistor olan əks əlaqə dövrəsini düzgün qoşmalısınız. Bu dövrəni hara qoşacağını necə başa düşmək olar? Bunu etmək üçün op-amp-ın ötürmə xarakteristikasına müraciət etməlisiniz. İki üfüqi və bir xətti hissəyə malikdir. Əgər əməliyyat nöqtəsicihaz üfüqi hissələrdən birində yerləşir, onda op-amp generator rejimində (pulse rejimində) işləyir, əgər o xətti bölmədə yerləşirsə, o zaman op-amp siqnalı gücləndirir.
Op-amp-nı xətti rejimə ötürmək üçün bir əlaqə ilə əks əlaqə rezistorunu cihazın çıxışına, digərini isə inverting girişinə qoşmaq lazımdır. Bu daxiletmə mənfi rəy (NFB) adlanır.
Aşağı tezlikli siqnalın gücləndirilməsi və fazada dəyişməməsi tələb olunarsa, OOS ilə inverting girişi əsaslandırılmalı və gücləndirilmiş siqnal inverted olmayan girişə tətbiq edilməlidir. Əgər siqnalı gücləndirmək və onun fazasını 180 dərəcə dəyişmək lazımdırsa, onda qeyri-inverting girişi torpaqlanmalı, giriş siqnalı isə çevrilən birinə qoşulmalıdır.
Bu halda unutmaq olmaz ki, əməliyyat gücləndiricisi əks polaritelərin gücü ilə təchiz olunmalıdır. Bunun üçün onun xüsusi kontakt rəhbərləri var.
Qeyd etmək lazımdır ki, bu cür cihazlarla işləmək bəzən aşağı tezlikli gücləndirici dövrə üçün elementləri seçmək çətin olur. İstənilən qazanc parametrlərinə nail olmaq üçün onların diqqətli əlaqələndirilməsi təkcə nominal dəyərlər baxımından deyil, həm də onların hazırlandığı materiallar baxımından tələb olunur.
Çipdəki gücləndirici
ULF elektrovakuum elementlərinə, tranzistorlara və operativ gücləndiricilərə yığıla bilər, yalnız vakuum boruları keçən əsrdir və qalan sxemlər qüsursuz deyildir, onların düzəldilməsi qaçılmaz olaraq dizaynın çətinləşməsinə səbəb olur. gücləndiricinin. Bu əlverişsizdir.
Mühəndislər çoxdan ULF yaratmaq üçün daha əlverişli variant tapıblar: sənaye gücləndirici rolunu oynayan hazır mikrosxemlər istehsal edir.
Bu sxemlərin hər biri müəyyən bir şəkildə bağlanmış op-amplar, tranzistorlar və digər elementlər dəstidir.
İnteqral sxemlər şəklində bəzi ULF seriyalarının nümunələri:
- TDA7057Q.
- K174UN7.
- TDA1518BQ.
- TDA2050.
Yuxarıdakı seriyaların hamısı audio avadanlıqda istifadə olunur. Hər bir model fərqli xüsusiyyətlərə malikdir: təchizatı gərginliyi, çıxış gücü, qazanc.
Onlar çoxlu sancaqlar olan kiçik elementlər şəklində hazırlanır, onları lövhəyə yerləşdirmək və quraşdırmaq rahatdır.
Mikrosxemdə aşağı tezlikli gücləndirici ilə işləmək üçün məntiq cəbrinin əsaslarını, eləcə də VƏ-YOX, YA-YOX məntiqi elementlərin iş prinsiplərini bilmək faydalıdır.
Demək olar ki, hər hansı bir elektron cihaz məntiqi elementlər üzərində yığıla bilər, lakin bu halda bir çox sxemlər həcmli və quraşdırma üçün əlverişsiz olacaq.
Ona görə də ULF funksiyasını yerinə yetirən hazır inteqral sxemlərin istifadəsi ən əlverişli praktik variant kimi görünür.
Sxem təkmilləşdirilməsi
Yuxarıdakılar bipolyar və sahə effektli tranzistorlarla işləyərkən gücləndirilmiş siqnalı necə təkmilləşdirə biləcəyinizi göstərən bir nümunə idi (kondansatoru və rezistoru paralel qoşmaqla).
Belə struktur təkmilləşdirmələri demək olar ki, istənilən sxemlə edilə bilər. Təbii ki, yeni elementlərin tətbiqi artırgərginlik düşməsi (itkilər), lakin bunun sayəsində müxtəlif dövrələrin xüsusiyyətləri yaxşılaşdırıla bilər. Məsələn, kondansatörlər əla tezlik filtrləridir.
Rezistiv, tutumlu və ya induktiv elementlərdə dövrəyə düşməməli olan tezlikləri süzən ən sadə filtrləri toplamaq tövsiyə olunur. Rezistiv və tutumlu elementləri əməliyyat gücləndiriciləri ilə birləşdirərək, daha səmərəli filtrlər (inteqratorlar, Sallen-Key diferensiallaşdırıcıları, çentik və diapazon filtrləri) yığıla bilər.
Sonda
Tezlik gücləndiricilərinin ən vacib parametrləri bunlardır:
- qazanmaq;
- siqnal təhrif faktoru;
- güc çıxışı.
Aşağı tezlikli gücləndiricilər ən çox audio avadanlıqlarda istifadə olunur. Siz praktiki olaraq aşağıdakı elementlər üzrə cihaz məlumatlarını toplaya bilərsiniz:
- vakuum borularında;
- tranzistorlarda;
- əməliyyat gücləndiricilərində;
- bitmiş fişlərdə.
Aşağı tezlikli gücləndiricilərin xüsusiyyətləri rezistiv, tutumlu və ya induktiv elementlər tətbiq etməklə təkmilləşdirilə bilər.
Yuxarıda göstərilən sxemlərin hər birinin öz üstünlükləri və mənfi cəhətləri var: bəzi gücləndiricilərin yığılması baha başa gəlir, bəziləri doyma vəziyyətinə düşə bilər, bəziləri üçün istifadə olunan elementləri əlaqələndirmək çətindir. Gücləndirici konstruktorun həll etməli olduğu funksiyalar həmişə var.
Bu məqalədə verilən bütün tövsiyələrdən istifadə edərək, evdə istifadə üçün öz gücləndiricinizi yarada bilərsiniz.yüksək keyfiyyətli cihazlara gəldikdə çox pula başa gələ bilən bu cihazı almaq əvəzinə.
