AMPLIFICAREA SI REACTIA

1.1.Reactia la amplificare:

In electronica, prin reactie se intelege aducerea unei fractiuni din semnalul de iesire (iesX) la intrarea amplificatorului. Aceasta fractiune, care se numeste semnal de reactie (rX), se insumeaza (vectorial sau fazorial) cu semnalul furnizat de sursa de semnal (sX), iar rezultanta lor va constitui semnalul de intrare in amplificator (inX). Pentru a obtine semnalul de reactie, semnalul de iesire se aplica la intrarea unui circuit alcatuit din elemente de circuit pasive (rezistori, condensatori, bobine), circuit care se numeste retea de reactie. Reteaua de reactie pe de o parte divizeaza semnalul de iesire si, pe de alta, introduce un defazaj al semnalului de reactie fata de semnalul de iesire. Sublinierea semnalelor ne arata ca acestea sunt marimi complexe, caracterizate prin amplitudine, frecventa si faza. Schema bloc a unui amplificator cu reactie este prezentata in fig.1.1. In ea am notat cu A si β modulul factorului de amplificare al amplificatorului fara reactie, respectiv modulul factorului de transfer al retelei de reactie iar cu si defazajul introdus de amplificator, respectiv defazajul introdus de reteaua de reactie.

Fig. 1.1

1.2.Principiul reactiei

Prin reactie se intelege preluarea unei parti din semnalul de iesire si combinarea (compararea, sumarea) cu semnalul de intrare.Daca rezulta o crestere a amplitudinii semnalului de intrare, reactia se numeste reactie pozitiva.

Daca rezulta o scadere a amplitudinii semnalului de intrare, reactia se numeste reactie negativa.

Schema bloc a unui amplificator cu reactie este prezentata in figura 1.2unde:

- S1 - semnal de intrare;

- S2 - semnal de eroare, rezultatul compararii;

- S1 - semnal de iesire;

- S1 - semnal de reactie;

- a = S3 / S2 - amplificarea amplificatorului de baza (initiala);

- f S / S - amplificarea retelei de reactie ;

-A S / S - amplificarea amplificatorului cu reactie (finala).

Semnalele pot fi tensiuni sau curenti si corespunzator amplificarile pot fi de tip amplificare de tensiune, amplificare de current, transimpedanta. Comparatorul realizeaza sumarea semnalelor 1 S si 4 S rezultand semnalul de eroare :

Utilizand formulele amplificarilor se obtine formula amplificarii cu reactie:

Fig.1.2. Schema bloc a unui amplificator cu reactie;

1.3 Reactia pozitiva si gemerarea de semnal:

Unul din cele mai utile instrumente in electronica experimentala este "generatorul de semnal". Vom prezenta in continuare cateva metode utilizate in generarea de semnal.

Reactia pozitiva este factorul de baza comun tuturor generatoarelor de semnal. In cazul studiului reactiei negative s-a gasit o relatie care da castigul (amplificarea) oricarui amplificator "cu reactie negativa":

(1)

unde:

. A₀ - amplificarea (castigul) in absenta reactiei negative;

. β- fractiunea semnalului de iesire adus la intrare;

. A - amplificarea (castigul) in prezenta reactiei negative.

Acum, cu reactie negativa, daca β sau A₀ sunt negative, numitorul este intotdeauna mai mare decat unitatea. In cazul reactiei "pozitive" este deci posibil sa se ajunga la conditia:

(2)

care da o valoare infinita pentru castigul (amplificarea) amplificatorului cu reactie. Aceasta indica faptul ca: amplificatorul produce un semnal de iesire fara semnal la intrare (aceasta este de fapt conditia pentru a avea oscilatii). Un oscilator formeaza inima oricarui generator de semnal.

Un generator sinusoidal este astfel construit incat va satisface conditia (2), conditie numita adesea "criteriul Barkhausen", doar pentru o singura frecventa.

1.4 REACTIA IN AMPLIFICATOARE (amplificatoarele de audiofrecventa).

Prin reacti se intelege aplicarea unei fractiuni din tensiunea de la iesire a unui amplificator la intrarea lui.

Circuitul prin care se realizeaza trecerea unei parti din tensiunea de iesire la intrare se numeste circuit de reactie.

Circuitul format din amplificator si circuitul de reactie se numeste bucla de reactie.In cazul unui amplificator cu mai multe eraje, in bucla de reactie pot fi cuprinse unul sau mai multe etaje.

Reactia este pozitiva cand semnalul de reactie este in faza cu semnalul de intrare (deci il intareste pe acesta) si negativa cand semnalul de reactie este in antifaza cu semnalul de intrare (deci il slabeste pe acesta).Sunt posibile si situatii cand reactia poate fi pozitiva la anumite frecvente si negativa la altele.

Fig 1.4 Tipuri de reactie la amplificatoare

a -reactie serie de tensiune

b -reactie paralel de tensiune

c -reactie serie de curent

d -reactie paralel de curent

Reactia se numeste de tensiune daca semnalul de reactie este proportional cu tensiunea de iesire a amplificatorului, si de curent, daca semnalul de reactie este proportional cu curentul de iesire. Semnalul de reactie poate fi aplicat in serie cu semnalul de intrare, si in acest cay reactia se numeste serie, sau in paralel cu acestea, la reactia paralel. In fig. 1.4 se arata schematic diferite variante ale amplificatoarelor cu reactie, corespunzator celor aratate-

Reactia se caracterizeaza prin factorul de reactie egal cu raportul dintre tensiunea de reactie si tensiunea de iesire a amplificatorului

=Ur/Uie

Amplificarea unui amplificator cu reactie sete egala cu

Á= A/1- A

unde A este amplificarea fara reactie.

Un caz particular este acela corespunzator relatiei:

A= 1

In acest caz, numitorul expresiei lui A' se anuleaza si amplificarea devine infinita. Amplificatorul se transforma in oscilator, conditia A=1 fiind cunoscuta sub denumirea de conditie de oscilatie (sau relatia lui Barkhausen). Situatia A>0 corespunde reactiei pozitive si A>0, reactiei negative.

A=Uies/Ug

Dar Ug este egal cu suma tensiunii de intrare Uintr si a tensiunii de reactie Ur:

Ug=Uintr + Ur

Din relatiile scrise rezulta:

Uintr =Ug-Ur=Ug- Uies Ug AUg

Amplificarea cu reactie rezultaa

Reactia are influenta asupra principalilor parametri ai unui amplificator, ca distorsiunile neliniare, caracteristica de frecventa, impedantele de intrare si de iesire,stabilitatea etc. In cazul reactiei selective se pot obtine caracteristici de frecventa de forme variate, necesare la amplificatoarele de audiofrecventa. Deoarece numai reactia negativa duce la o imbunatatire a parametrilor aratati mai sus, ea este folosita in majoritatea cazurilor in amplificatoare. Reactia pozitiva este folosita numai in cazuri speciale in amplificatoare, ea este folosita insa pentru realizarea oscilatoarelor.

Toate imbunatatirile datorite reactiei negative sunt insotite de reducerea amplificarii, reducere care poate fi insa compensata prin marirea amplificarii etajelor precedente.