1

Amplificatoare

Simbolul unui amplificator cu terminale distincte pentru porturile de intrare si de iesire

Amplificator cu un terminal comun(masa) pentru porturile de intrare si de iesire (CAZUL UZUAL)

Conectarea unui amplificatorintre o sursa de semnal si o rezistenta de sarcina

ein tensiun eamplificar de factorulvvA

I

Ov ==

Caracteristica de transfer a unuiamplificator liniarde tensiuneavandamplificarea AV

2

Amplificare in tensiune, in curent, in putereExprimarea in decibeli

ivII

OOp

p

I

Oi

I

Ov

AAivivA

intrare de semnal de sursa de cedata Putereasarcina de rezistenta de primita PutereaA puterein eaAmplificar

iiA curent in eaAmplificar

vvA in tesiune eaAmplificar

⋅=⋅⋅

=

==

==

==

dBAlog10A puterein Castigul

dBAlog20A curent in Castigul

dBAlog20A ein tensiun Castigul

pdBp

idBi

vdBv

==

==

==

dB20A1.0A

dB60A1000A

dB40A100A

dB20A10A

dBvv

dBvv

dBvv

dBvv

−=⇒=

=⇒=

=⇒=

=⇒=

3

Alimentarea cu energie a unui amplificator

oruluiamplificat circuitele

in caldurain lireversibi ata transformputerea Psarcina de irezistente furnizata puterea P

intrare de semnal de sursadin absorbita puterea P

PPPPalimentare de suseledin absorbita puterea IVIVP

disipata

L

I

disipataLICC

2211CC

===

+=+=+=

100PP

:LRANDAMENTU

CC

L ⋅=η

4

Saturatia iesirii amplificatorului; semnalulmaxim ce poate fi amplificat fara distorsiuni

vI

v ALv

AL +− ≤≤

5

Caracteristici de transfer neliniare; polarizare; aproximatia de semnal mic

QinI

Ov

ivo

oOO

iII

dvdvA

)t(vA)t(v)t(vV)t(v

)t(vV)t(v

=

⋅=+=+=

6

ExempluUn amplificator cu un tranzistor are caracteristica de transfer data de relatia:

.V3.0 vsi V0pentru v valabila,e1010v OIv4011

OI ≥≥−= −

Aflati limitele L+ si L- si valorile corespunzatoare ale vI. Aflati si tensiunea continua de polarizare VI care produce la iesire VO = 5V si amplificarea de tensiune corespunzatoare aceluipunct de functionare.

−==

⋅−=

=

−

=⇒=

≈−=⇒=

=

−

=⇒=

==

−

−

−+

−

−

VV196

dvdvA

e1040dvdv

V673.04010

510lnVV5V

V101010L0v

V690.04010

3.010lnvV3.0L

V673.0VvI

Ov

v4011

I

O

11

IO

11I

11

I

II

I

7

Modele pentru amplificatoare liniareAmplificatoare de tensiune

Ri = rezistenta de intrare

Ro = rezistenta de iesire

Av0 = amplificarea in tensiune in gol

oL

L

si

i0v

s

o

si

isi

oL

L0v

i

ov

oL

Li0vo

RRR

RRRA

vv

RRRvv

RRRA

vvA

RRRvAv

++=

+=

+==

+=

8

[ ]dBidBv2

1dBp

8iv

i1i

oL

i

Lp

6v

4

1i

L

i

oi

dBs

L

s

iv

s

i

i

L

s

L

AAA

)dB25.98(;109.66AAiviv

PPA

)dB25.138(;1018.8A10M1/v

100/viiA

dB4.576.743log20vv

6.743909.0818vvA

vv

vv

vv

+=

⋅====

⋅==ΩΩ

==

==

=⋅===

Ex: Amplificatoare de tensiune cu mai multe etaje in cascada

dB25.58818log20A

818AAAvvA

909.010100

1001vvA

9.90k1k10

k10100vvA

9.9k1k100

k10010vvA

909.0k100M1

M1vv

dBv

3v2v1v1i

Lv

3i

L3v

2i

3i2v

1i

2i1v

s

1i

==

===

=Ω+Ω

Ω⋅==

=Ω+Ω

Ω⋅==

=Ω+Ω

Ω⋅==

=Ω+Ω

Ω=

9

Alte tipuri de amplificatoare

Rivi Av0vi

Ro

vo

Ri

ii

Aisii Ro

io

ii

Ri Rmii

Ro

vo

Ri Gmvi Ro

io

vi

Ampl.in tensiunela gol

Amplificatorde tensiune

Transrezistentala gol

Amplificatorde trans-rezistenta

Transconductan-ta la scurtcircuit

Amplificatorde trans-conductanta

Amplificarea in curent la scurtcircuit

Amplificatorde curent

Car. idealeAmplificareaTipul ampl.

0ii

o0v

ovvA

=

=

0vi

ois

oiiA

=

=

[ ]SviG

0vi

om

o =

=

[ ]Ω==0ii

om

oivR

0RR

o

i

=∞→

∞→=

o

i

R0R

∞→∞→

o

i

RR

0R0R

o

i

==

10

Raspunsul in frecventa al amplificatoarelor

)(jv

i

ov e)(A

)j(V)j(V)j(A ωΦω=

ωω

=ω

Caracteristica de frecventa

A(jω)

A0

f0 f

A0

A(jω)

ffj fs

(a) (b)fj fs

2A0

2A0

11

A0 – 3dBA0dB

A(jω)dB

log f [Hz]fj fs10 210 1 10 3 10 4 10 51

Caracteristica de faza

12

Distorsiuni liniare

0s 0.5ms 1.0ms 1.5ms 2.0ms 2.5ms 3.0ms

TimeV(ies1)

1.0V

-1.0V

V(ies)

1.0V

-1.0V

V(in)

10mV

-10mV

* distorsiuniliniare

Date/Time run: 12/12/97 03:46:16 Temperature: 27.0

0 H 1 .0 K H 3 .0 K H 5 .0 K HF r e q u e n c y

V ( ie s 1 )

1 .0 V

0 V

V ( in )

1 0 m V

0 V

13

Distorsiuni neliniare

1 .8 0 V 2 .0 0 V 2 .2 0 VV ( in )

V ( ie s )

1 0 V

8 V

6 V

4 V

2 V

0 V

2.0ms 4.0msTime

V(ies)10V

5V

1V

0 H 1 .0 K H 2 .0 K H 3 .0 K H 4 .0 K H 5 .0 K HF req u en c yV ( ies )

8 .0 V

4 .0 V

0 V

14

Exprimarea şi reprezentareaamplificării la scară logaritmică

Rgvg vi v2 vo RLA1 A2

Avv

vv

vv

A Ao

i

o

i= = ⋅ = ⋅

22

2 1

A A AdB dB dB= +2 1

15

A 0

A (jω ) d B

lg ωω p

C a r a c te r is t ic ar ea lă

- 2 0 d B /d ec

ϕ ( ω )

l g ω1 0 ω p

C a r a c t e r i s t i c ar e a l ă

- 4 5 ° / d e c

ω pω p / 1 00

4π

−

2π

−

( )A j A

j

f

p

pp

⋅ =+ ⋅

= =

ωωω

ω

π

0

1

2 frecventa polului

( )A

A

Aj dB

dB p

dBp

pω

ω ω

ωω

ω ω≈

<<

− ⋅ >>

0

0 20

pentru

pentru log

( )ϕ ωωω

= −arctgp

16

Specificarea răspunsului la înaltă frecvenţăal tranzistorului bipolar cu joncţiuni

ibIb

+rπ-

gm⋅VbeCπ

Cµic

Ic

e

b c

β0|dB

β(jω)dB

lg ωω T

- 20 dB/dec

ω β

f T

IC

17

Specificarea răspunsului la înaltă frecvenţă al TBJ

18

Frecventa de castig unitar a TEC

19

Unilateralizarea amplificatoarelor (Teoremalui Miller)

V1 -AV⋅v1 V2

z

I1 I2

V1 -AV⋅v1 V2

I1 I2

z1 z2

(a) (b)

( )

( )

i v vZ

v a vZ

a vZ

i v vZ

aZ

v

v v

v

11 2 1 1 1

22 1

1

1

1

= − = + ⋅ =+ ⋅

= − =− +

⋅

i vZ

i vZ

a vZv

11

1

22

2

1

2

=

= = − ⋅

20

Analiza amplificatoarelor pe domenii de frecvenţă, utilizândscheme echivalente valabile pentru fiecare domeniu

21

Analiza amplificatoarelor pe domenii de frecvenţă, utilizând scheme echivalente valabile pentru fiecare

domeniu

RgRLRB1

Vg

rπ gm⋅VbeRCRB2

RE CE

Cπ

Cµ CL

Vi Vo

CB

Schema echivalenta valabila la semnal mic in tot domeniul de frecvente

22

Analiza amplificatoarelor pe domenii de frecvenţă, utilizând scheme echivalente valabile pentru fiecare

domeniu

Rg

RLRB

RoRi

vgvo

vi +rπ- gm⋅vbe

RiT

b

e

cRC

R’L

RoT

g IV

rg

mC

T

m

=

=πβ

Schema echivalenta valabila la semnal mic in banda

23

Analiza amplificatoarelor pe domenii de frecvenţă, utilizând scheme echivalente valabile pentru fiecare

domeniu

RgRLRB1|| RB2

Vg

rπ gm⋅VbeRC

RE CE

CL

Vi Vo

CB

Schema echivalenta valabila la semnal mic la joasa frecventa

24

Analiza amplificatoarelor pe domenii de frecvenţă, utilizând scheme echivalente valabile pentru fiecare

domeniu

RgRLRB1|| RB2

Vg

rπ gm⋅VbeRC

Cπ

Cµ

Vi Vo

Schema echivalenta valabila la semnal mic la inalta frecventa

25

Analiza la joasa frecventa a amplificatorului cu TEC SC

26

27

28

29

30

31