S.D.nghel - Bazele electonc analogce ş dgtale 8 MPLIFICRE ŞI RECŢI 8. Reacţa la amplcatoae În electoncă, pn eacţe se înţelege adceea ne acţn dn semnall de eşe ( X es ) la ntaea amplcatol. ceastă acţne, cae se nmeşte semnal de eacţe ( X ), se însmează (vectoal sa azoal) c semnall nzat de ssa de semnal ( X s ), a ezltanta lo va constt semnall de ntae în amplcato ( X n ). Pent a obţne semnall de eacţe, semnall de eşe se aplcă la ntaea n cct alcătt dn elemente de cct pasve (ezsto, condensato, bobne), cct cae se nmeşte eţea de eacţe. Reţeaa de eacţe pe de o pate dvzează semnall de eşe ş, pe de alta, ntodce n deaza al semnall de eacţe aţă de semnall de eşe. Sblneea semnalelo ne aată că acestea snt măm complexe, caactezate pn ampltdne, ecvenţă ş ază. Schema bloc a n amplcato c eacţe este pezentată în g.8.. În ea am notat c ş β modll actol de amplcae al amplcatol ăă eacţe, espectv modll actol de tanse al eţele de eacţe a c ϕ ş ϕ β deazal ntods de amplcato, espectv deazal ntods de eţeaa de eacţe. X s + X X n MPLIFICTOR ϕ e X es RETE DE RECTIE β βe ϕ β Fg.8. C aceste notaţ, înte semnalele dn cct se pot sce mătoaele elaţ: 27
8 mplcaea ş eacţa X es X n (8.) X β (8.2) X es X n X s + X (8.3) C atol acesto elaţ, actol c cae semnall nzat de ssa de semnal este amplcat de căte amplcatol c eacţe va : X es (8.4) X s β Podsl complex dnte actol de amplcae al amplcatol ş actol de eacţe poate scs sb oma: ( ϕ + ϕβ ) ϕ β βe βe Σ β cosϕ + snϕ (8.5) ( ) în cae ϕ Σ epezntă sma deazaelo ntodse de amplcato ş eţeaa de eacţe. stel, modll actol de amplcae în pezenţa eacţe va : 2β cosϕ + β Σ 2 2 Σ (8.6) ceastă elaţe poate dsctată în ncţe de valoaea l ϕ Σ. Vom consdea doă caz de eenţă: dacă ϕ Σ (2k+)π, cosϕ Σ - ş semnall de eacţe este în antază c semnall nzat de ssa de semnal. Reacţa se nmeşte eacţe negatvă ş actol de amplcae va avea expesa: (8.7) + β Se poate obseva că în pezenţa eacţe negatve actol de amplcae este ma mc decât în absenţa e: <. dacă ϕ Σ 2kπ, cosϕ Σ ş semnall de eacţe este în ază c semnall nzat de ssa de semnal. Reacţa se nmeşte eacţe poztvă ş actol de amplcae va avea expesa: (8.8) β Σ 28
S.D.nghel - Bazele electonc analogce ş dgtale Dn această elaţe ezltă că actol de amplcae în pezenţa eacţe poztve este ma mae decât în absenţa e: >. 8.2 Inlenţa eacţe negatve aspa paametlo amplcatol 8.2. Inlenţa aspa actol de amplcae. m aătat dea că pezenţa eacţe negatve ae dept consecnţă mcşoaea actol de amplcae. 8.2.2 Inlenţa aspa stabltăţ actol de amplcae m văzt în captolele pecedente că paamet n element actv (în patcla n tanzsto) depnd de pozţa pnctl statc de ncţonae cae, la ândl să, este dependentă de tempeata ambantă, de vaaţle tensn de almentae, de zgomote de altă nată etc. ceasta înseamnă că ş actol de amplcae al n amplcato va nlenţat de aceşt acto petbato. Consdeând elaţa (8.7) ş devând-o în apot c vaabla vom obţne: d d 2 ( β ) β β (8.9) Obsevând că am aanat elaţa astel încât în ea să apaă expesa actol de amplcae c eacţe, ptem să expmăm vaaţa elatvă a acesta: d d (8.0) + β Dec, vaaţa elatvă a actol de amplcae în pezenţa eacţe negatve este de β o ma mcă decât vaaţa elatvă a l în absenţa eacţe negatve. Dacă de exempl β 9 ş d/ %, atnc d / 0,%. Dec, eacţa negatvă contbe la măea stabltăţ actol de amplcae. 8.2.3 Inlenţa aspa benz de ecvenţe Expesle (6.0) ş (6.6) ne spn cm vaază acto de amplcae în tensne a n amplcato ăă eacţe la ecvenţe oase, espectv înalte. Ele pot escse în condţle în cae amplcatol ae eacţe negatvă. stel, la ecvenţe oase actol de amplcae în pezenţa eacţe poate scs sb oma: 29
8 mplcaea ş eacţa o β β o sa, ma concentat: nde: 30 o o o βo β o (8.2) (8.3) + β (8.) Pocedând în mod analog c actol de amplcae c eacţe negatvă la ecvenţe înalte: o o βo (8.4) β βo ( ) + β + o obţnem: nde: o ( + β ) o (8.5) (8.6) Vom obseva că expesle (8.2) ş (8.5) a ome asemănătoae expeslo (6.0) ş (6.6). m văzt în Captoll 6 că ecvenţele ş delmtează neo, espectv speo, banda de ecvenţe amplcatol ăă eacţe. În mod smla, ş vo delmta banda de ecvenţe a amplcatol cae
S.D.nghel - Bazele electonc analogce ş dgtale lcează c eacţe negatvă. Se vede cla că ele epezntă acele ecvenţe la cae amplcaea scade c 3dB aţă de amplcaea la ecvenţe med în pezenţa eacţe negatve ( o ). Dn expesle lo, (8.3) ş (8.6), ezltă că ecvenţa lmtă neoaă scade în tmp ce ecvenţa lmtă speoaă ceşte. ceasta înseamnă că eacţa negatvă condce la măea benz de ecvenţe a amplcatol. stel, banda de ecvenţe a amplcatol c eacţe negatvă va : B 3dB - (8.7) deoaece, pactc >>. m văzt până acm că eacţa negatvă ae doă acţn complementae: mcşoaea actol de amplcae ş lăgea benz de ecvenţe. Să vedem ce obţnem dacă acem podsl acestoa: o o B3dB ( + βo o ) (8.8) β o Da, podsl o epezntă cha podsl amplcae x banda de ecvenţe în absenţa eacţe negatve. şada: o B db ob3db 3 (8.9) adcă, podsl amplcae x banda de ecvenţe ămâne constant. Sa, altel sps, banda de ecvenţe poate lăgtă pe seama mcşoă actol de amplcae sa, n acto de amplcae oate mae poate obţnt nma în nteol ne benz îngste de ecvenţe. 8.2.4 Inlenţa eacţe negatve de tensne aspa mpedanţelo de ntae ş eşe Reacţa poate de tensne, de cent sa mxtă. Dacă semnall cae ntă în eţeaa de eacţe este o tensne popoţonală c tensnea de eşe a semnall de eacţe este tot o tensne (cae apae în see c tensnea semnall de amplcat), atnc eacţa este de tensne. În acest caz amplcatol tebe să e n amplcato de tensne. El poate epezentat ca n cadpol cae, pent ssa de semnal, se compotă ca o mpedanţă (mpedanţa de ntae a cadpoll) a pent sacnă se compotă ca o ssă eală de tensne. Reţeaa de eacţe nd pasvă, se compotă ca n cadpol pasv c o mpedanţă de ntae ( β ) ş na de eşe ( 2β ). 3
8 mplcaea ş eacţa n es s n n n sac es 2β β β Fg.8.2 Schema bloc a n amplcato c eacţe negatvă în tensne este pezentată în g.8.2. Pent ca amplcatol să lceze în condţ optme este necesa ca enega consmată de căte eţeaa de eacţe să e cât ma mcă. De aceea, mpedanţa de ntae a eţele de eacţe tebe să e cât ma mae ( β >> sac ) ş mpedanţa de eşe cât ma mcă ( 2β << n ). De asemenea, este necesa ca ssa de semnal ş amplcatol să se apope cât ma mlt de nşte sse deale de tensne în apot c ntaea amplcatol, espectv c mpedanţa de sacnă, adcă: s << n ş es << sac. Vom pespne că toate aceste condţ snt îndeplnte ş vom dedce expesle mpedanţe de ntae ş mpedanţe de eşe ale amplcatol c eacţe negatvă în tensne. stel: s n + n + n (8.20) n n n n 32 n Da, n n n ş β n n ( + β ), astel încât: (8.2) Pent calcll mpedanţe de eşe ponm de la denţa mpedanţe de eşe a n cadpol: esgol es (8.22) essc
S.D.nghel - Bazele electonc analogce ş dgtale nalzând schema dn g.8.2, se poate obseva că în condţ de mes în gol ( sac ) pn mpedanţa de ntae β a eţele de eacţe cclă cent, dec eacţa negatvă este pezentă. stel: esgol s (8.23) + β În condţ de mes în sccct ( sac 0) ntaea eţele de eacţe este şntată ş n ma exstă eacţe negatvă. De aceea n s ş: s essc (8.24) es es Dn ltmele te elaţ vom expma mpedanţa de eşe: es (8.25) + β Relaţle (8.2) ş (8.25) ne spn că mpedanţa de ntae a amplcatol c eacţe negatvă de tensne ceşte de ( + β ) o, în tmp ce mpedanţa l de eşe scade de acelaş nmă de o. ceasta înseamnă că la ntae amplcatol ată ssa de semnal să se apope de dealtate a la eşe ae o compotae ma apopată de o ssă deală de tensne aţă de mpedanţa de sacnă. dcă, se îmbnătăţesc condţle pe cae le consdeam necesae c câteva paagae ma ss. 8.2.5 Inlenţa eacţe negatve de cent aspa mpedanţelo de ntae ş eşe Dacă semnall cae ntă în eţeaa de eacţe este n cent popoţonal c ntenstatea centl de eşe ş semnall de eacţe este tot n cent cae se însmează în antază c cel al semnall pent a da semnall de ntae, atnc eacţa este o eacţe negatvă de cent. În acest caz, amplcatol tebe să e n amplcato de cent. Repezentat ca n cadpol, el tebe să abă o mpedanţă de ntae cât ma mcă aţă de cea a sse de semnal ş o mpedanţă de eşe cât ma mae pent a se compota aţă de sacnă ca o ssă de cent cât ma apopată de dealtate. Schema bloc a n amplcato c eacţe negatvă de cent este pezentată în g.8.3. Pent ca amplcatol să lceze în condţ optme este necesa β << sac ş 2β >> n. De asemenea, este necesa ca ssa de semnal ş amplcatol să se apope cât ma mlt de nşte sse deale de cent în apot c ntaea amplcatol, espectv c mpedanţa de sacnă, adcă: s >> n ş es >> sac. 33
8 mplcaea ş eacţa s n s n n n es sac es 2β β β Fg.8.3 Pespnem, ca ş în cazl eacţe negatve de tensne, că toate condţle enmeate ma ss snt îndeplnte. În aceste condţ, expesa mpedanţe de ntae a amplcatol c eacţe negatvă de cent va : n n n s Da, n n + n n n n n ş β n n, astel încât: (8.26) n (8.27) + β Impedanţa de eşe o vom calcla ş în acest caz ponnd de la denţa e eteată în elaţa (8.22). Pe schema dn g.8.3 se poate obseva că în condţ de mes în gol ( sac ) pn mpedanţa de ntae β a eţele de eacţe n cclă cent, dec n exstă eacţe negatvă. În această staţe n s ş: (8.28) esgol s es Dacă eşea amplcatol este sccctată ( sac 0), atnc pn mpedanţa de ntae β a eţele de eacţe cclă cent ş eacţa negatvă este pezentă. tnc: essc s (8.29) + β 34
S.D.nghel - Bazele electonc analogce ş dgtale Dn elaţa de dene a mpedanţe de eşe (8.22) ş ltmele doă elaţ vom expma mpedanţa de eşe: es es ( + β ) (8.30) Dn elaţle (8.27) ş (8.30) se poate obseva că mpedanţa de ntae a amplcatol c eacţe negatvă de tensne scade de ( + β ) o, în tmp ce mpedanţa l de eşe ceşte de acelaş nmă de o. Dec, condţle pe cae tebe să le îndeplnească n amplcato de cent, mpedanţă de ntae cât ma mae ş mpedanţă de eşe cât ma mcă, se îmbnătăţesc consdeabl dacă amplcatol pop-zs se adagă o eţea de eacţe negatvă de cent. 35