AMPLIFICATOARE CU REACTIE NEGATIVA

1.GENERALITATI

Amplificatoarele electronice se realizeaza cu tranzistoare bipolare sau cu efect de camp. In acest sens amplificarea introdusa este dependenta de g_m, PSF-urile tranzistoarelor, temperatura etc.

A=f(g_m,PSF,temperature etc.)

In general nu se poate obtine o valoare constanta si reproductibila din structuri obisnuite de amplificatoare. Pentru a obtine o functie de transfer cu o precizie cat mai buna pornind de la structuri amplificatoare la care amplificarea nu poate fi o marime precisa din diferite motive se foloseste reactia negativa. Folosirea reactiei negative la un amplificator presupune aducerea la intrarea acestuia a unei parti din semnalul de iesire. Daca semnalul din circuitul de reactie este in antifaza cu semnalul de la intrare reactia se numeste negativa.

Schema amplificatorului cu reactie este :

Amplificatorul primeste la intrare diferenta intre marimea propriu-zisa de amplificat si o marime de reactie x_r=β x₀.

(in ipoteza ca ,A si β sunt elemente ideal ce nu se influenteaza reciproc)

Pentru ca in circuit sa avem reactie negativa semnul lui β si A trebuie sa fie acelasi.

Daca A si β sunt complexe ( depind de frecventa ) se pune problema argumentului si modulului factorului de reactie :

Daca au loc relatiile si sistemul cu reactie este instabil si deci devine un oscilator. Stabilitatea este problema majora a circuitelor amplificatoare cu reactie.

Configuratia amplificatorului se gandeste la frecvente medii unde semnalul lui β si A este  +  sau  - ,astfel ca reactia sa fie negativa. Apoi se face o analiza a stabilitatii considerand comportarea lui F cand frecventa se modifica de la 0 la . Pentru ca sistemul sa fie stabil,| F | trebuie sa devina mai mic decat 1 si arg F sa atinga valoarea π.

Principalul scop urmarit prin implementarea conceptului de reactie negativa este acela de a obtine o functie de transfer cu o precizie cat mai buna pornind de la structuri amplificatoare la care amplificarea nu poate fi o marime precisa din diferite motive.

erori relative mult mai mici

Pentru amplificarea cu reactie se poate face analogia :

OBS : Se considera axele pozitive fiindca pantele sunt pozitive.

Pt. x >x_min

EX : Daca si F=100

Pt. A=1000

Astfel se observa o crestere a preciziei amplificarii in acea masura in care se reduce valoarea acesteia.

OBS: Stabilitatea valorii amplificarii se refera la intrarea IN,parametrii amplificatorului nemodificandu-se.

2.EFECTELE REACTIEI NEGATIVE

a)Efectul asupra amplificarii

este dat de relatia dintre cele 2 amplificari :

Atat la constructia amplificatoarelor cat si in timp,pot avea loc modificari ale amplificarii amplificatorului de baza sau ale parametrilor retelei de reactie. Notand cu variatia relativa a amplificarii de baza dorim sa gasim o relatie intre si .La variatii mici se poate aproxima cu variatia data de diferentiala. Astfel se obtin :

b)Efectul asupra caracteristicii de frecventa

Fie si (un numar real)

Atunci

Se observa ca zerorile functiei A_r(jω) sunt aceleasi cu cele ale functiei A(jω). Se modifica numai pozitia polilor(acestia sunt dati de numitor).

EX 1 :

unde si

Astfel  ;  ;

EX2 :

unde

OBS : Concluziile anterioare sunt valabile cata vreme circuitul pastreaza un caracter liniar.

Pentru ca u₀ sa ramana constanta ( f_inalte) tensiunea in B ramane constanta tensiunea in A va creste

o limita pentru valoarea tensiunii u_Ala frecvente ridicate nu se poate obtine la iesire o amplitudine mare

C)Efectul asupra semnalelor perturbatoare

Efectul semnalului perturbator este diminuat mai pronuntat cu cat apare mai aproape  de iesire.

A₁ - amplificare cat mai mare si realizare ingrijita pentru ca efectul lui x_p1 sa fie redus la minim

d)Efectul asupra distorsiunilor de neliniaritate

    ΔA - poate apare si datorita neliniaritatii circuitului amplificator

OBS : Se reduce neliniaritatea de F ori

Daca la intrare este un semnal armonic,la iesire va fi o suma infinita de componente armonice(semnalul este distorsionat).

Efectul este echivalent cu introducerea unor perturbatii sub forma semnalelor armonice ce apar in plus la iesire.

Daca distorsiunile majore sunt pe etajul de iesire cu amplificarea aproximativ egala cu 1 o reducere a distorsiunilor de aproximativ F ori.

x_p= suma armonicilor ce apar la iesire

=Amplificatorul A=

(amplificatorul fara reactie pe care se aplica reactia negativa

Structura de tip cuadripol aleasa pentru "A" depinde de tipul de reactie negative in care este configurat acesta.

a)RN-paralel-paralel (tensiune-curent)

o numim impedanta de transfer(la frecvente medii devine o rezistenta de transfer)

b)RN-paralel-serie (tensiune-tensiune)

c)RN-serie-paralel (curent-curent)

este o amplificare in curent

d)RN-serie-serie (curent-tensiune)

este o admitanta de transfer

=Exemplu 1= (RN-paralel-serie)

Notatii obisnuite:

u_if=u₀ ; u_of=u_r ; i_of=i_i

=Exemplu 2= (RN-serie-serie)

Notatii obisnuite:

i_if=i₀=i(R_L) ; i_of=i_r

=Cuadripolul de reactie "β"=

Structura interna este adaptata topologiei de reactie negativa configurata prin  β .

a)RN-paralel-paralel (tensiune-curent)

  (iesirea in scurtcircuit)

(intrarea in scurtcircuit)

(iesirea in scurtcircuit)

(intrarea in bucla deschisa)

si in cadrul metodei aproximative de analiza a amplificatoarelor cu reactie negative,se considera nul

OBS: Legatura intre amplificator si cuadripolul de reactie negativa inseamna : intrarea lui  β  conectata la iesirea amplificatorului si iesirea lui  β  la intrarea amplificatorului(vezi exemplul).

=EXEMPLU=

Notatii obisnuite :

u_if=u₀

i_of=i_r

b)RN-paralel-serie (tensiune-tensiune)

(iesirea cuadripolului     in bucla deschisa)

(intrarea in scurtcircuit)

(iesirea in bucla deschisa)

(intrarea in bucla deschisa)

Din aceleasi motive ca la pct a),

c)RN-serie-paralel (curent-curent)

d)RN-serie-serie (curent-tensiune)