แอมพลิฟายเออร์ปรับเสียงเดี่ยว: การทำงานและการใช้งาน

ปรับ เครื่องขยายเสียง เป็นเครื่องขยายเสียงชนิดหนึ่งที่สามารถใช้ในการเลือกหรือปรับแต่ง ขั้นตอนการเลือกสามารถทำได้ระหว่างชุดความถี่ที่มีอยู่หากต้องการเลือกความถี่ใด ๆ ที่ความถี่ที่แน่นอน ขั้นตอนการเลือกสามารถทำได้โดยใช้วงจรที่ปรับแล้ว เมื่อโหลดของวงจรแอมพลิฟายเออร์เปลี่ยนไปด้วยวงจรที่ปรับแล้วแอมพลิฟายเออร์นี้จะถูกตั้งชื่อเป็น Tuned วงจรเครื่องขยายเสียง . วงจรนี้ไม่ใช่อะไรนอกจาก วงจร LC หรือวงจรถังหรือวงจรเรโซแนนซ์ วงจรนี้ส่วนใหญ่ใช้สำหรับขยายสัญญาณในย่านความถี่เล็กน้อยที่อยู่ที่ความถี่เรโซแนนซ์ เนื่องจากรีแอคแตนซ์ของตัวเหนี่ยวนำจะปรับสมดุลรีแอคแตนซ์ของตัวเก็บประจุภายในวงจรที่ปรับแล้วที่ความถี่เฉพาะจึงเรียกว่าความถี่เรโซแนนซ์และสามารถแสดงด้วย 'fr' สูตรเรโซแนนซ์คือ2πfL = 1 / 2πfc & fr = 1 / 2π√LC แอมพลิฟายเออร์ที่ได้รับการปรับแต่งสามารถแบ่งออกเป็นสามประเภท ได้แก่ แอมพลิฟายเออร์ที่ปรับจูนเดี่ยวแอมพลิฟายเออร์ที่ปรับจูนสองครั้ง

Single Tuned Amplifier คืออะไร?

แอมพลิฟายเออร์ที่ปรับจูนเดี่ยวคือแอมพลิฟายเออร์หลายขั้นตอนซึ่งใช้วงจรที่ปรับแต่งแบบขนานเหมือนโหลด แต่จำเป็นต้องเลือกวงจร LC และวงจรที่ปรับแล้วในทุกขั้นตอนให้มีความถี่เดียวกัน การกำหนดค่าที่ใช้ในเครื่องขยายเสียงนี้คือ สิ่งนี้ขยาย การกำหนดค่าที่มีวงจรปรับขนาน ใน การสื่อสารไร้สาย ขั้นตอน RF ต้องใช้เครื่องขยายแรงดันไฟฟ้าที่ปรับแต่งเพื่อเลือกความถี่ของพาหะที่ต้องการรวมถึงเปลี่ยนสัญญาณพาสแบนด์ที่อนุญาต

การก่อสร้าง

แผนภาพวงจรแอมพลิฟายเออร์ที่ปรับจูนเดี่ยวโดยใช้คาปาซิทีฟคัปปลิ้งแสดงอยู่ด้านล่าง สิ่งสำคัญคือต้องสังเกตว่าสำหรับวงจร LC ควรเลือกค่าของความเหนี่ยวนำ (L) และความจุ (C) ว่าความถี่เรโซแนนซ์ของการสั่นพ้องต้องเท่ากับสัญญาณความถี่ที่ใช้

วงจรไดอะแกรมของเครื่องขยายเสียงแบบปรับจูนเดียว

ผลลัพธ์ของวงจรนี้สามารถบรรลุได้โดยใช้การเชื่อมต่อแบบอุปนัยและคาปาซิทีฟ แต่วงจรนี้ใช้การเชื่อมต่อแบบ capacitive ตัวเก็บประจุอีซีแอลทั่วไปที่ใช้ภายในวงจรอาจเป็นตัวเก็บประจุแบบบายพาสในขณะที่วงจรเช่นการรักษาเสถียรภาพและการให้น้ำหนักตามด้วยตัวต้านทานเหล่านี้เช่น R1, R2 และ RE วงจร LC ที่ใช้ภายในพื้นที่ตัวสะสมทำหน้าที่เหมือนโหลด ตัวเก็บประจุสามารถเปลี่ยนแปลงได้เพื่อให้มีความถี่เรโซแนนซ์ที่เปลี่ยนแปลงได้ การขยายสัญญาณขนาดใหญ่สามารถบรรลุได้หากความถี่สัญญาณอินพุตเทียบได้กับความถี่เรโซแนนซ์ของวงจรที่ปรับแล้ว

การทำงานของเครื่องขยายเสียงแบบปรับค่าเดียว

การทำงานของแอมพลิฟายเออร์แบบปรับค่าเดียวส่วนใหญ่เริ่มต้นด้วยแอปพลิเคชันสัญญาณความถี่สูงซึ่งสามารถปรับปรุงได้ที่ขั้ว BE ของทรานซิสเตอร์ที่แสดงในวงจรด้านบน ด้วยการเปลี่ยนตัวเก็บประจุที่ใช้ภายในวงจร LC ความถี่เรโซแนนซ์ของวงจรจะเท่ากับความถี่ของสัญญาณอินพุตที่กำหนด

ที่นี่อิมพีแดนซ์ที่สูงขึ้นสามารถกำหนดให้กับความถี่ของสัญญาณผ่านวงจร LC ดังนั้นจึงสามารถบรรลุ o / p ได้มาก สำหรับสัญญาณ i / p ที่มีความถี่ต่างๆความถี่จะสื่อสารด้วยความถี่เรโซแนนซ์เพื่อที่จะขยายสัญญาณ ในขณะที่ความถี่ประเภทอื่น ๆ จะทิ้งวงจรที่ปรับแล้ว

ดังนั้นสัญญาณความถี่ที่ต้องการจะถูกเลือกเท่านั้นดังนั้นจึงสามารถขยายผ่านวงจร LC

แรงดันไฟฟ้าและการตอบสนองต่อความถี่

แรงดันไฟฟ้าสำหรับวงจร LC สามารถกำหนดได้จากสมการต่อไปนี้

Av = β Rac / ริน

Rac คืออิมพีแดนซ์ของวงจร LC (Rac = L / CR) ดังนั้นสมการข้างต้นจะกลายเป็น

การตอบสนองความถี่ของเครื่องขยายเสียงนี้แสดงไว้ด้านล่าง

การตอบสนองความถี่ของเครื่องขยายเสียงที่ปรับจูนเดียว

เราทราบดีว่าอิมพีแดนซ์ของวงจรนั้นสูงมากและมีความต้านทานอย่างสมบูรณ์ภายในธรรมชาติที่ความถี่เรโซแนนซ์

เป็นผลให้แรงดันไฟฟ้าสูงสุดอยู่ที่ RL สำหรับวงจร LC ที่ความถี่เรโซแนนซ์

แบนด์วิดท์ของเครื่องขยายเสียงที่ปรับแล้วได้รับด้านล่าง

BW = f2-f1 => fr / Q

ที่นี่เครื่องขยายเสียงจะขยายความถี่ใด ๆ ในช่วงนี้

เอฟเฟกต์ Cascading

โดยพื้นฐานแล้วการเรียงซ้อนหลายขั้นตอนภายในเครื่องขยายเสียงที่ปรับแต่งแล้วสามารถทำได้เพื่อเพิ่มอัตราขยายของระบบโดยรวม เนื่องจากการเพิ่มขึ้นของระบบทั้งหมดเป็นผลมาจากการเพิ่มขึ้นของผลิตภัณฑ์สำหรับทุกขั้นตอนภายในเครื่องขยายเสียง

ในเครื่องขยายเสียงที่ปรับแล้วเมื่อแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นแบนด์วิธจะลดลง มาดูกันว่าการเรียงซ้อนจะส่งผลต่อแบนด์วิดท์ของระบบทั้งหมดอย่างไร

พิจารณาการเชื่อมต่อแบบเรียงซ้อน n ขั้นตอนในแอมพลิฟายเออร์ที่ปรับจูนเดียว ค่าเกนสัมพัทธ์ของแอมพลิฟายเออร์เทียบเท่ากับค่าเกนของระบบที่ความถี่เรโซแนนซ์สามารถแทนได้ด้วยสมการต่อไปนี้

| เสียงสะท้อน A / A | = 1 / √ 1 + (2𝛿 Qe)^สอง

ในสมการข้างต้น Qe หมายถึงปัจจัยคุณภาพที่มีประสิทธิภาพ

𝛿 หมายถึงความแตกต่างของเศษส่วนภายในความถี่

กำไรโดยรวมสามารถหาได้จากการรวมอัตราขยายจำนวนมากในเครื่องขยายเสียงที่ปรับแต่งแล้ว

| เสียงสะท้อน A / A | = [1 / √ 1 + (2𝛿 Qe)^สอง]ⁿ= 1 / [1 + (2𝛿 Qe)^สอง] n / 2

โดยการเปรียบเทียบอัตราขยายทั้งหมดกับ 1 / √2เราสามารถยุติความถี่ 3dB กับเครื่องขยายเสียงนี้ได้

ดังนั้นเราจะมี

1 / [√ 1 + (2𝛿Qe)^สอง]ⁿ= 1 / √ 2

สมการข้างต้นสามารถเขียนเป็น

1 + (2𝛿Qe)^สอง= 2^{1 / น}

จากสมการข้างต้น

2 𝛿 Qe = + หรือ - √21 / n -1

มันเป็นผลต่างเศษส่วนภายในความถี่จึงเขียนได้ดังต่อไปนี้

𝛿 = ω - ωr / ωr = f - fr / fr

แทนค่านี้ในสมการด้านบนเพื่อให้เราได้

2 (f - fr / fr) Qe = + หรือ - √2^{1 / น}-1

2 (f - fr) Qe = + หรือ - fr√2^{1 / น}-1

f - fr = + fr / 2Qe √2^{1 / น}-1

ตอนนี้ f2 - fr = + fr / 2Qe √2^{1 / น}-1 และ fr-f1 = + fr / 2Qe √2^{1 / น}-1

BW ของเครื่องขยายเสียงโดยใช้จำนวนขั้นตอนเรียงซ้อนสามารถเขียนเป็น

B12 = f2 –f1 = (f2 - fr) + (fr-f1)

แทนค่าในสมการด้านบนเราจะได้สมการต่อไปนี้

B12 = f2 –f1 = fr / 2Qe √2^{1 / น}-1 + fr / 2Qe √2^{1 / น}-1

จากสมการข้างต้น

B12 = 2fr / 2Qe 2^{1 / น}-1 => fr / Qe √2^{1 / น}-1

B1 = fr / Qe

B12 = B1 fr / Qe √2^{1 / น}-1

จากสมการ B12 ข้างต้นเราสามารถสรุปได้ว่าโดยทั่วไป n-steps BW เท่ากับผลรวมของปัจจัยและ BW ขั้นตอนเดียว

หากตัวเลขของขั้นตอนสามารถเป็นสองได้

√2^{1 / น}-1 = √2^1/2-1 = 0.643

หากตัวเลขของขั้นตอนสามารถเป็นสามได้

√2^{1 / น}-1 = √2^1/3-1 = 051

ดังนั้นจากข้อมูลข้างต้นจึงเข้าใจได้ว่าเมื่อจำนวนสเตจเพิ่มขึ้น BW ก็จะลดลง

ข้อดีและข้อเสีย

ข้อดีของแอมพลิฟายเออร์ที่ปรับจูนเดียวมีดังต่อไปนี้

• การสูญเสียกำลังน้อยลงเนื่องจากไม่มีความต้านทานของตัวสะสม
• หัวกะทิสูง
• แหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าของตัวสะสมมีขนาดเล็กเนื่องจากไม่มี Rc

ข้อเสียของแอมพลิฟายเออร์ที่ปรับจูนเดียวมีดังต่อไปนี้

• ผลคูณของแบนด์วิดท์ที่ได้รับมีขนาดเล็ก

การประยุกต์ใช้เครื่องขยายเสียงแบบปรับค่าเดียว

แอปพลิเคชันของแอมพลิฟายเออร์ที่ปรับจูนเดียวมีดังต่อไปนี้

• เครื่องขยายเสียงนี้ใช้ในขั้นตอนหลักภายในของเครื่องรับวิทยุทุกที่ที่สามารถเลือกส่วนหน้าได้โดยใช้เครื่องขยายสัญญาณ RF
• เครื่องขยายเสียงนี้สามารถใช้ในวงจรโทรทัศน์

ดังนั้นทั้งหมดนี้จึงเกี่ยวกับเรื่องเดียว เครื่องขยายเสียงที่ปรับแล้ว ซึ่งใช้วงจรถังคู่ขนานเป็นโหลด แต่สามารถปรับแต่งวงจรรถถังในทุกระยะเพื่อให้ได้ความถี่เดียวกัน นี่คือคำถามสำหรับคุณการกำหนดค่าใดที่ใช้ในแอมพลิฟายเออร์ที่ปรับจูนเดียว