Elektronické obvody, Zosilňovače

Elektronické obvody

Rozdeľujeme ich:

1. Zosilňovače
2. Usmerňovače
3. Oscilátory
4. Preklápacie obvody (klopné)

Zosilňovače

Elektronické obvody, ktorých úlohou je zosilniť signál (zväčšiť amplitúdu) a zachovať tvar priebehu signálu.

Bloková schéma zosilňovača:

Využitie zosilňovačov: – zosilňovače sa využívajú v meracej technike, riadiace technike, rádiotechnike, v automatizácii a v priemyselnej energetike.

Vyhotovenie: – konštruujú sa z tranzistora alebo integrovaných obvodov, ktoré sa vyrábajú na tento účel.

Rozdelenie zosilňovačov:

1. a) podľa toho, či pomocná energia je stlačený vzduch, stlačená kvapalina alebo elektrická energia poznáme:

• pneumatické zosilňovače – chemický a hutnický priemysel (bane)
• hydraulickézosilňovače – chemický a hutnický priemysel, pri regulácií vodných turbín
• elektrické zosilňovače – vo všetkých zložitejších elektronických zariadeniach

1. b) podľa vlastností zosilňovacích signálov:

• zosilňovače jednosmerného signálu
• zosilňovače striedavého signálu

1. c) podľa frekvencie zosilňovaných signálov:

• vysokofrekvenčné zosilňovače fh > 30 000 Hz
• nízkofrekvenčné zosilňovače fh ≤ 30 000 Hz (nízkofrekvenčné zosilňovače sú zosilňovače reči a hudby)

1. d) podľa šírky prenášaného pásma:

• úzkopásmové
• širokopásmové

1. e) podľa veľkosti vstupného signálu:

• predzosilňovače (zosilňujú signály nízkej úrovne)
• výkonové zosilňovače

1. f) podľa zapojenia zosilňovacích prvkov

• so spoločným emitorom
• so spoločnou bázou
• so spoločným kolektorom

Zosilňovače napätia, prúdu a výkonu

1. a) napäťový zosilňovač

Ak potrebujeme, aby výstupný signál zo zosilňovača mal čo najväčšie napätie použijeme napäťový zosilňovač.

Napäťové zosilnenie:

U2 – efektívna hodnota striedavého napätia na výstupe

U1 – efektívna hodnota striedavého napätia na vstupe

u2 – zmena napätia na výstupe

u1 – zmena napätia na vstupe

Napäťové zosilnenie udáva koľkokrát zosilňovač zosilňuje vstupné napätie.

1. b) prúdový zosilňovač

Prúdové zosilnenie:

1. c) výkonový zosilňovač

výkonové zosilnenie:

Základné parametre zosilňovačov

1. Rvstupné
2. Rvýstupné
3. Napäťové zosilnenie Au

Prúdové zosilnenie Ai

Výkonové zosilnenie Ap

Ak tieto parametre zosilňovača vyjadríme v logaritmických prenosových jednotkách hovoríme o napäťovom, prúdovom a výkonovom zisku. Udáva sa v decibeloch.

1. Hraničná frekvencia – je to najnižšia alebo najvyššia frekvencia, pri ktorej môže zosilňovač ešte pracovať.

fd – dolná hraničná frekvencia

fh – horná hraničná frekvencia

1. Šírka prenášaného pásma – je daná rozdielom hornej a dolnej hraničnej frekvencie: B = fh – fd

1. Skreslenie – priebeh výstupného signálu je odlišný od vstupného signálu

Spätné väzby

Zosilňovač so spätnou väzbou

Blokové zapojenie zosilňovača:

Spätnou väzbou nazývame takú väzbu, medzi súčiastkami zosilňovača prostredníctvom ktorej sa energia signálu z výstupu privedie späť na jeho vstup.

Spätná väzba môže byť: 1. kladná – nastane zväčšenie amplitúdy výstupného signálu

1. záporná – nastane zmenšenie amplitúdy výstupného signálu

Prenosovú cestu v tomto zosilňovači môžeme rozdeliť: 1. priama vetva s prenosom Au = u2/u1

1. spätnoväzbová vetva s prenosom β = usv/u2

Veľkosť spätnej väzby závisí od činiteľa spätnej väzby.

Podľa spätnoväzbového zapojenia zosilňovača a spätnoväzbového obvodu rozoznávame 4 druhy spätnej väzby: napäťová – sériová

paralelná

prúdová – sériová

paralelná

Operačné zosilňovače

Zosilňovače v riadiacich systémoch majú často za úlohu vstupný signál nielen zosilniť, ale aj určitým spôsobom spracovať. Sú to rôzne operácie – spočítavania, odpočítavania, násobenia, delenia, integrovania, derivovania a vytvorenia rôznych iných lineárnych a nelineárnych funkcií.

Na tento účel najlepšie vyhovujú operačné zosilňovače.

Operačný zosilňovač môžeme považovať za samostatnú aktívnu súčiastku. Väčšinou sa vyrábajú ako integrované obvody.

Schematická značka operačného zosilňovača:

Operačný zosilňovač môže mať aj viacero vývodov, napríklad 8.

Rozdelenia a parametre operačných zosilňovačov

Rozdeľujeme ich na: – ideálne

reálne

Požiadavky na operačné zosilňovače: – vstupný odpor Rvst ∞

– výstupný odpor Rvýst 0

– napäťové zosilnenie Au ∞

– frekvenčný rozsah 0 až niekoľko 100 Hz

Reálne zosilňovače (skutočné): – Rvst. minimálne 50 až 250 kΩ

– Rvýst. minimálne 50 až 150 Ω

– zosilnenie Au až

Podľa základného principiálneho zapojenia rozdeľujeme operačné zosilňovače na:

1. Invertujúce zosilňovače
2. Neinvertujúce zosilňovače
3. Derivačné zosilňovače
4. Integračné zosilňovače

Použitie operačných zosilňovačov:

• V nízkofrekvenčných aj vysokofrekvenčných obvodoch
• V obvodoch automatizačnej, výpočtovej a oznamovacej technike

S operačným zosilňovačom možno realizovať generátory, komparátory, demodulátory, obvod analógovej aritmetiky (násobičky, deličky).