AngLow-frequency amplifier (mula rito ay tinutukoy bilang ULF) ay isang electronic device na idinisenyo upang palakasin ang mga low-frequency oscillations sa isa na kailangan ng consumer. Maaari silang maisagawa sa iba't ibang mga elektronikong elemento tulad ng iba't ibang uri ng transistors, tubes o operational amplifier. Ang lahat ng ULF ay may ilang mga parameter na nagpapakilala sa pagiging epektibo ng kanilang trabaho.
Tatalakayin ng artikulong ito ang tungkol sa paggamit ng naturang device, mga parameter nito, mga paraan ng paggawa gamit ang iba't ibang mga electronic na bahagi. Isasaalang-alang din ang circuitry ng mga low frequency amplifier.
ULF application
Ang ULF ay kadalasang ginagamit sa sound reproduction equipment, dahil sa larangang ito ng teknolohiya kadalasang kinakailangan na palakasin ang signal frequency sa kung ano ang nakikita ng katawan ng tao (mula 20 Hz hanggang 20 kHz).
Iba pang ULF application:
- teknolohiya sa pagsukat;
- defectoscopy;
- analog computing.
Sa pangkalahatan, ang mga bass amplifier ay makikita bilang mga bahagi ng iba't ibang electronic circuit, gaya ng mga radyo, acoustic device, telebisyon, o radio transmitter.
Parameter
Ang pinakamahalagang parameter para sa isang amplifier ay ang gain. Ito ay kinakalkula bilang ratio ng output sa input. Depende sa halagang isinasaalang-alang, nakikilala nila ang:
- kasalukuyang pakinabang=kasalukuyang output / kasalukuyang input;
- voltage gain=output voltage / input voltage;
- power gain=output power / input power.
Para sa ilang device, tulad ng mga op-amp, ang halaga ng coefficient na ito ay napakalaki, ngunit ito ay hindi maginhawa upang gumana sa masyadong malaki (pati na rin masyadong maliit) na mga numero sa mga kalkulasyon, kaya ang mga nadagdag ay madalas na ipinapakita sa logarithmic mga yunit. Ang mga sumusunod na formula ay naaangkop para dito:
- power gain sa logarithmic units=10logarithm ng gustong power gain;
- kasalukuyang gain sa logarithmic units=20decimal logarithm ng gustong kasalukuyang gain;
- voltage gain sa logarithmic units=20logarithm ng gustong boltahe gain.
Ang mga coefficient na kinakalkula sa ganitong paraan ay sinusukat sa decibel. Pinaikling pangalan - dB.
Ang susunod na mahalagang parameteramplifier - koepisyent ng pagbaluktot ng signal. Mahalagang maunawaan na ang pagpapalakas ng signal ay nangyayari bilang resulta ng mga pagbabago at pagbabago nito. Hindi ang katotohanan na palaging ang mga pagbabagong ito ay magaganap nang tama. Dahil dito, maaaring iba ang output signal sa input signal, halimbawa, sa hugis.
Walang perpektong amplifier, kaya laging may distortion. Totoo, sa ilang mga kaso hindi sila lumalampas sa mga pinahihintulutang limitasyon, habang sa iba ay lumalampas sila. Kung ang mga harmonika ng mga signal sa output ng amplifier ay nag-tutugma sa mga harmonika ng mga signal ng input, kung gayon ang pagbaluktot ay linear at nababawasan lamang sa isang pagbabago sa amplitude at phase. Kung lalabas ang mga bagong harmonic sa output, ang distortion ay hindi linear, dahil humahantong ito sa pagbabago sa hugis ng signal.
Sa madaling salita, kung linear ang distortion at mayroong signal na "a" sa input ng amplifier, ang output ay magiging signal na "A", at kung non-linear ito, pagkatapos ay ang magiging "B" na signal ang output.
Ang panghuling mahalagang parameter na nagpapakilala sa pagpapatakbo ng amplifier ay ang output power. Power varieties:
- Na-rate.
- ingay ng pasaporte.
- Maximum short-term.
- Maximum na pangmatagalan.
Lahat ng apat na uri ay na-standardize ng iba't ibang GOST at pamantayan.
Vamplifier
Sa kasaysayan, ang mga unang amplifier ay ginawa sa mga vacuum tube, na kabilang sa klase ng mga vacuum device.
Depende sa mga electrodes na matatagpuan sa loob ng hermetic flask, ang mga lamp ay nakikilala:
- diodes;
- triodes;
- tetrodes;
- pentodes.
Maximumang bilang ng mga electrodes ay walo. Mayroon ding mga electrovacuum device gaya ng mga klystron.
Triode amplifier
Una sa lahat, sulit na maunawaan ang scheme ng paglipat. Ang isang paglalarawan ng low-frequency triode amplifier circuit ay ibinigay sa ibaba.
Ang filament na nagpapainit sa cathode ay pinasigla. Ang boltahe ay inilalapat din sa anode. Sa ilalim ng pagkilos ng temperatura, ang mga electron ay na-knock out mula sa cathode, na dumadaloy sa anode, kung saan inilalapat ang isang positibong potensyal (ang mga electron ay may negatibong potensyal).
Bahagi ng mga electron ay naharang ng ikatlong elektrod - ang grid, kung saan inilalapat din ang boltahe, na nagpapalit-palit lamang. Sa tulong ng grid, ang kasalukuyang anode (ang kasalukuyang nasa circuit sa kabuuan) ay kinokontrol. Kung ang isang malaking negatibong potensyal ay ilalapat sa grid, ang lahat ng mga electron mula sa cathode ay tumira dito, at walang kasalukuyang dadaloy sa lampara, dahil ang agos ay isang direktang paggalaw ng mga electron, at hinaharangan ng grid ang paggalaw na ito.
Inaayos ng lamp gain ang resistor na konektado sa pagitan ng power supply at anode. Itinatakda nito ang gustong posisyon ng operating point sa kasalukuyang-boltahe na katangian, kung saan nakasalalay ang mga parameter ng gain.
Bakit napakahalaga ng posisyon ng operating point? Dahil nakadepende ito sa kung gaano kalaki ang current at boltahe (at samakatuwid ang power) sa low-frequency amplifier circuit.
Ang output signal sa triode amplifier ay kinuha mula sa lugar sa pagitan ng anode at ng risistor na konektado sa harap nito.
Naka-on ang amplifierklystron
Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang low-frequency na klystron amplifier ay batay sa signal modulation una sa bilis at pagkatapos ay sa density.
Ang klystron ay nakaayos tulad ng sumusunod: ang prasko ay may cathode na pinainit ng isang filament, at isang kolektor (katulad ng anode). Sa pagitan ng mga ito ay ang input at output resonator. Ang mga electron na ibinubuga mula sa cathode ay pinabilis ng isang boltahe na inilapat sa cathode at sumugod sa kolektor.
Ang ilang mga electron ay gagalaw nang mas mabilis, ang iba ay mas mabagal - ganito ang hitsura ng velocity modulation. Dahil sa pagkakaiba sa bilis ng paggalaw, ang mga electron ay pinagsama-sama sa mga beam - ito ay kung paano ang density modulation ay nagpapakita mismo. Ang density modulated signal ay pumapasok sa output resonator, kung saan lumilikha ito ng signal ng parehong frequency, ngunit mas malakas kaysa sa input resonator.
Lumalabas na ang kinetic energy ng mga electron ay na-convert sa enerhiya ng microwave oscillations ng electromagnetic field ng output resonator. Ito ay kung paano pinalakas ang signal sa klystron.
Mga tampok ng electrovacuum amplifier
Kung ihahambing natin ang kalidad ng parehong signal na pinalakas ng isang tube device at ULF sa mga transistor, ang pagkakaiba ay makikita ng mata na hindi pabor sa huli.
Sasabihin sa iyo ng sinumang propesyonal na musikero na ang mga tube amp ay mas mahusay kaysa sa kanilang mga advanced na katapat.
Ang mga electrovacuum device ay matagal nang nawala sa mass consumption, pinalitan sila ng mga transistor at microcircuits, ngunit ito ay hindi nauugnay para sa larangan ng sound reproduction. Dahil sa stability ng temperatura at vacuum sa loob, mas pinalakas ng mga lamp device ang signal.
Ang tanging disbentaha ng tube ULF ay ang mataas na presyo, na lohikal: mahal ang paggawa ng mga elementong wala sa mass demand.
Bipolar transistor amplifier
Kadalasan ang amplifying stage ay pinagsama-sama gamit ang mga transistor. Ang isang simpleng low-frequency amplifier ay maaaring i-assemble mula sa tatlong pangunahing elemento lamang: isang capacitor, isang risistor, at isang n-p-n transistor.
Upang mag-assemble ng tulad ng isang amplifier, kakailanganin mong i-ground ang emitter ng transistor, ikonekta ang isang kapasitor nang sunud-sunod sa base nito, at isang risistor nang magkatulad. Ang load ay dapat ilagay sa harap ng kolektor. Maipapayo na ikonekta ang isang naglilimita na risistor sa kolektor sa circuit na ito.
Ang pinahihintulutang supply boltahe ng naturang low-frequency amplifier circuit ay nag-iiba mula 3 hanggang 12 volts. Ang halaga ng risistor ay dapat mapili sa eksperimento, na isinasaalang-alang ang katotohanan na ang halaga nito ay dapat na hindi bababa sa 100 beses ang paglaban ng pagkarga. Ang halaga ng kapasitor ay maaaring mag-iba mula 1 hanggang 100 microfarads. Ang kapasidad nito ay nakakaapekto sa dami ng dalas kung saan maaaring gumana ang amplifier. Kung mas malaki ang capacitance, mas mababa ang frequency rating na maaaring palakasin ng transistor.
Ang input signal ng low frequency bipolar transistor amplifier ay inilapat sa capacitor. Ang positibong poste ng kuryente ay dapat na konektado sa punto ng koneksyon ng load at ang risistor ay konektado sa parallel sa base at ang kapasitor.
Upang mapabuti ang kalidad ng naturang signal, maaari mong ikonekta ang isang parallel-connected capacitor at resistor sa emitter, na gumaganap sa papel ng negatibong feedback.
Amplifier na may dalawang bipolar transistor
Upang madagdagan ang kita, maaari mong ikonekta ang dalawang solong ULF transistor sa isa. Pagkatapos, ang mga natamo ng mga device na ito ay maaaring paramihin.
Bagama't kung patuloy mong daragdagan ang bilang ng mga yugto ng pagpapalakas, tataas ang pagkakataon ng self-excitation ng mga amplifier.
Field-effect transistor amplifier
Ang mga low-frequency na amplifier ay na-assemble din sa mga field-effect transistor (mula dito ay tinutukoy bilang PT). Ang mga circuit ng mga naturang device ay hindi gaanong naiiba sa mga naka-assemble sa bipolar transistor.
Isaalang-alang bilang halimbawa ang amplifier ng n-channel insulated gate FET (uri ng ITF).
Ang isang kapasitor ay konektado sa serye sa substrate ng transistor na ito, at isang boltahe divider ay konektado nang magkatulad. Ang isang risistor ay konektado sa pinagmulan ng FET (maaari ka ring gumamit ng isang parallel na koneksyon ng isang kapasitor at isang risistor, tulad ng inilarawan sa itaas). Ang isang naglilimita na risistor at kapangyarihan ay konektado sa drain, at isang load terminal ay nilikha sa pagitan ng risistor at ang drain.
Ang input signal sa low-frequency na field-effect transistor amplifier ay inilalapat sa gate. Ginagawa rin ito sa pamamagitan ng capacitor.
Tulad ng nakikita mo mula sa paliwanag, ang pinakasimpleng field-effect transistor amplifier circuit ay hindi naiiba sa low-frequency bipolar transistor amplifier circuit.
Gayunpaman, kapag nagtatrabaho sa PT, dapat isaalang-alang ang mga sumusunod na feature ng mga elementong ito:
- FET high Rinput=I / Ugate-source. Ang mga field-effect transistor ay kinokontrol ng isang electric field,na nalilikha ng stress. Samakatuwid, ang mga FET ay kinokontrol ng boltahe, hindi kasalukuyang.
- Ang mga FET ay halos walang kumonsumo ng kasalukuyang, na nangangailangan ng bahagyang pagbaluktot ng orihinal na signal.
- Walang charge injection sa field-effect transistor, kaya napakababa ng antas ng ingay ng mga elementong ito.
- Ang mga ito ay lumalaban sa temperatura.
Ang pangunahing kawalan ng mga FET ay ang kanilang mataas na sensitivity sa static na kuryente.
Marami ang pamilyar sa sitwasyon kung saan ang mga bagay na tila hindi konduktibo ay nakakagulat sa isang tao. Ito ang pagpapakita ng static na kuryente. Kung ang ganoong impulse ay inilapat sa isa sa mga contact ng field-effect transistor, maaaring hindi paganahin ang elemento.
Kaya, kapag nagtatrabaho sa PT, mas mabuting huwag kunin ang mga contact gamit ang iyong mga kamay upang hindi aksidenteng masira ang elemento.
OpAmp device
AngOperational amplifier (mula rito ay tinutukoy bilang op-amp) ay isang device na may magkakaibang mga input, na may napakataas na pakinabang.
Signal amplification ay hindi lamang ang function ng elementong ito. Maaari rin itong gumana bilang isang generator ng signal. Gayunpaman, ito ay ang pagpapalakas ng mga katangian nito na kawili-wili para sa pagtatrabaho sa mababang frequency.
Upang gumawa ng signal amplifier mula sa isang op amp, kailangan mong ikonekta nang tama ang isang feedback circuit dito, na isang regular na resistor. Paano maunawaan kung saan ikonekta ang circuit na ito? Upang gawin ito, kailangan mong sumangguni sa katangian ng paglilipat ng op-amp. Mayroon itong dalawang pahalang at isang linear na seksyon. Kung ang operating pointAng device ay matatagpuan sa isa sa mga pahalang na seksyon, pagkatapos ay ang op-amp ay gumagana sa generator mode (pulse mode), kung ito ay matatagpuan sa isang linear na seksyon, pagkatapos ay ang op-amp ay nagpapalakas ng signal.
Upang ilipat ang op-amp sa linear mode, kailangan mong ikonekta ang feedback resistor sa isang contact sa output ng device, at ang isa pa - sa inverting input. Ang pagsasama na ito ay tinatawag na negatibong feedback (NFB).
Kung kinakailangan na palakasin ang signal ng mababang frequency at hindi magbago sa phase, dapat na i-ground ang inverting input na may OOS, at dapat ilapat ang amplified signal sa non-inverting input. Kung kinakailangan na palakasin ang signal at baguhin ang phase nito ng 180 degrees, dapat na naka-ground ang non-inverting input, at dapat na konektado ang input signal sa inverting.
Sa kasong ito, hindi natin dapat kalimutan na ang operational amplifier ay dapat ibigay ng kapangyarihan ng magkasalungat na polarities. Para dito, mayroon siyang mga espesyal na contact lead.
Mahalagang tandaan na ang pagtatrabaho sa mga naturang device ay minsan mahirap pumili ng mga elemento para sa low-frequency na amplifier circuit. Ang kanilang maingat na koordinasyon ay kinakailangan hindi lamang sa mga tuntunin ng mga nominal na halaga, kundi pati na rin sa mga tuntunin ng mga materyales kung saan sila ginawa, upang makamit ang ninanais na mga parameter ng kita.
Amplifier sa isang chip
Ang ULF ay maaaring i-assemble sa mga elemento ng electrovacuum, at sa mga transistor, at sa mga operational amplifier, ang mga vacuum tube lamang ang huling siglo, at ang iba pang mga circuit ay walang mga depekto, na ang pagwawasto nito ay tiyak na nangangailangan ng kumplikadong disenyo. ng amplifier. Ito ay hindi maginhawa.
Matagal nang nakahanap ang mga engineer ng mas maginhawang opsyon para sa paggawa ng ULF: gumagawa ang industriya ng mga yari na microcircuits na nagsisilbing amplifier.
Ang bawat isa sa mga circuit na ito ay isang set ng mga op-amp, transistor, at iba pang elementong konektado sa isang partikular na paraan.
Mga halimbawa ng ilang serye ng ULF sa anyo ng mga integrated circuit:
- TDA7057Q.
- K174UN7.
- TDA1518BQ.
- TDA2050.
Lahat ng serye sa itaas ay ginagamit sa audio equipment. Ang bawat modelo ay may iba't ibang katangian: supply voltage, output power, gain.
Ginawa ang mga ito sa anyo ng maliliit na elemento na may maraming pin, na madaling ilagay sa board at i-mount.
Upang gumana sa isang low-frequency na amplifier sa isang microcircuit, kapaki-pakinabang na malaman ang mga pangunahing kaalaman ng logic algebra, pati na rin ang mga prinsipyo ng pagpapatakbo ng mga lohikal na elemento AT-HINDI, O-HINDI.
Halos anumang electronic device ay maaaring i-assemble sa mga lohikal na elemento, ngunit sa kasong ito, maraming mga circuit ang lalabas na napakalaki at hindi maginhawa para sa pag-install.
Samakatuwid, ang paggamit ng mga ready-made integrated circuit na gumaganap ng ULF function ay tila ang pinaka-maginhawang praktikal na opsyon.
Pagpapabuti ng scheme
Ang nasa itaas ay isang halimbawa kung paano mo mapapahusay ang amplified signal kapag nagtatrabaho sa bipolar at field-effect transistors (sa pamamagitan ng pagkonekta ng capacitor at resistor nang magkatulad).
Ang ganitong mga pag-upgrade sa istruktura ay maaaring gawin sa halos anumang pamamaraan. Siyempre, ang pagpapakilala ng mga bagong elemento ay tumataasboltahe drop (pagkalugi), ngunit salamat sa ito, ang mga katangian ng iba't ibang mga circuit ay maaaring mapabuti. Halimbawa, ang mga capacitor ay mahusay na mga filter ng dalas.
Sa resistive, capacitive o inductive na elemento, inirerekomendang kolektahin ang pinakasimpleng mga filter na nag-filter ng mga frequency na hindi dapat mahulog sa circuit. Sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng mga resistive at capacitive na elemento sa mga operational amplifier, mas mahusay na mga filter (mga integrator, Sallen-Key differentiators, notch at bandpass filter) ay maaaring i-assemble.
Sa konklusyon
Ang pinakamahalagang parameter ng frequency amplifier ay:
- gain;
- signal distortion factor;
- power output.
Ang mga low frequency amplifier ay kadalasang ginagamit sa audio equipment. Maaari kang mangolekta ng data ng device nang praktikal sa mga sumusunod na elemento:
- sa mga vacuum tube;
- sa mga transistor;
- sa mga operational amplifier;
- sa mga natapos na chips.
Maaaring mapabuti ang mga katangian ng mga low frequency amplifier sa pamamagitan ng pagpapakilala ng resistive, capacitive o inductive na elemento.
Ang bawat isa sa mga scheme sa itaas ay may sariling mga pakinabang at disadvantages: ang ilang mga amplifier ay mahal upang i-assemble, ang ilan ay maaaring pumunta sa saturation, para sa ilan ay mahirap i-coordinate ang mga elementong ginamit. Palaging may mga feature na kailangang harapin ng amp designer.
Gamit ang lahat ng rekomendasyong ibinigay sa artikulong ito, maaari kang bumuo ng sarili mong amplifier para sa gamit sa bahaysa halip na bilhin ang device na ito, na maaaring magastos ng malaking pera pagdating sa mga de-kalidad na device.
