REACTIA IN AMPLIFICATOARE

REACTIA IN AMPLIFICATOARE

1.CONSIDERATII GENERALE:

Prin reactie se intelege aplicarea unei tensiuni proportionale cu unul
din parametrii de iesire ai amplificatorului, inapoi la intrarea lui, impreuna
cu semnalul de intrare.

Dupa natura parametrului de iesire se disting reactia de tensiune in amplificatoarele de tensiune si de putere si reactia de curent in amplificatoarele de curent si de putere. in unele cazuri se utilizeaza reactia mixta in cadrul careia tensiunea de reactie este proportionala atat cu tensiunea cat si cu curentul de la iesirea amplificatorului.

Reactia confera amplificatoarelor proprietati deosebite: imbunatatirea
stabilitatii functionarii; marirea impedantei de intrare si micsorarea impedantei de iesire (pentru anumite tipuri de reactie); reducerea distorsiunilor
de toate tipurile si a tensiunilor perturbatoare provenite din amplificator.
Tensiunea de reactie este culeasa de la iesire si se aplica la intrare, in
cazul general, prin intermediul unui cuadripol. Un amplificator la randul
sau poate fi privit si tratat ca un cuadripol. in aceste conditii se disting urmatoarele tipuri generale de reactie: serie-serie, serie-paralel, paralel-serie si paralel-paralel.

Schemele-bloc de principiu pentru aceste tipuri de reactie sunt redate in figurile (1, a-1, d). Considerand atat amplificatorul (A) cat si cuadripolul de reactie (β) descrisi prin parametrii de cuadripol, in cele patru figuri sunt indicati si parametrii recomandati pentru calcule. Spre exemplu in cazul reactiei serie-paralel (fig. 1 ,b), fiind cunoscuti parametrii h ai amplificatorului
si h_r ai cuadripolului de reactie, se pot
scrie ecuatiile:

(1,a) (1, b) (1, c) (1, d)

Se observa insa ca marimile referitoare la cuadripolul rezultant, in aceste conditii se pot retranscrie ecuatiile

(0,a) (0,b) (0,c) (0, d)

Adunand membru cu membru ecuatiile (0, a) si (0, c) respectiv (0, b) si (0, d)rezulta:

Fig.1. Tipuri generale de reactie:

a - serie-serie;    c - paralel-serie;

b - serie-paralel; d - paralel-paralel.

Introducand notatiile:

si tinand seama de faptul ca:

se deduce:

(1.6,a) (1.6, b)

Se observa ca ecuatiile (1.6) reprezinta ecuatiile cuadripolului rezultant, avand bornele de intrare 1^' - 1' si bornele de iesire 2' -2', iar parametrii h', introdusi prin notatiile reprezinta parametrii hibrizi ai acestuia. Prin urmare pentru calcule referitoare la amplificatorul cu reactie - prin amplificator cu reactie intelegandu-se cuadripolul rezultant - se pot folosi, ca la un cuadripol obisnuit, parametrii hibrizi h'. Acestia se obtin prin insumarea parametrilor cuadripolilor componenti A si β.

In celelalte cazuri se utilizeaza parametrii indicati in figuri, iar parametrii
amplificatorului cu reactie se obtin prin insumarea parametrilor cuadripolilor constituenti.

Aceste procedee generale de calcul sunt riguroase dar incomod de aplicat
in practica datorita dificultatilor de identificare a cuadripolilor (amplificator
si de reactie), in schemele complexe cu reactie precum si de calcul a parametrilor de cuadripol. Structurile mai frecvent intalnite in practica sunt cele cu reactie serie-paralel si paralel-paralel denumite pe scurt amplificatoare
cu reactie serie respectiv amplificatoare cu reactie paralel.

AMPLIFICATOARE CU REACTIE SERIE

Schema-bloc de principiu a unui amplificator cu reactie de tensiune serie
este redata in figura 1.4.

Fig. Amplificator cu reactie serie

Amplificatorul initial este caracterizat prin impedanta de intrare Z__int, amplificarea A impedanta de iesire _ies, iar cuadripolul de reactie prin factorul de transfer β.Se presupun cunoscute aceste marimi. Amplificatorul cu reactie reprezinta cuadripolul rezultant, de borne de intrare 1^' - 1' si de iesire 2'-2'. Se noteaza marimile specifice acestuia ca mai sus.

Pentru determinarea amplificarii cu reactie se utilizeaza relatiile evidente:

Din aceste relatii se deduce:

Dupa cum rezulta din aceasta relatie amplificatorul cu reactie prezinta
amplificare diferita de cea a amplificatorului initial. Daca modulul amplificarii cu reactia este mai mic decat modulul amplificarii fara reactie, A' <. A,
se spune ca reactia este negativa. Daca A' > A se spune ca reactia este
pozitiva. Prin urmare reactia negativa este caracterizata prin | 1 - β A_ | > 1,
iar cea pozitiva prin | 1 - β A_ | < 1.

Daca |1 - βA|→0 atunci A'→∞ , iar amplificatorul raspunde la
cele mai mici semnale parazite (zgomote) devenind instabil.

In cazul amplificatoarelor prezinta interes reactia negativa.

Daca in absenta reactiei amplificatorul prezinta, din diverse cauze, o
instabilitate relativa a amplificarii, se poate arata ca instabilitatea relativa ∆ A a amplificatorului cu reactie este de (1 - βA) ori mai mica.

Asadar , in cazul reactiei negative, impedanta de intrare creste de [ 1 - βA]
ori fata de impedanta fara reactie.

In ceea ce priveste impedanta de iesire, in cazul general al unui amplificator, aceasta corespunde circuitului echivalent de iesire redat in figura 1, a.
in acest circuit apare generatorul de tensiune U_o care, prin intermediul impedantei de iesire, debiteaza pe impedanta de sarcina.

Fig 1. Circuite echivalente ale amplificatoarelor continand la iesire:

a - generator de tensiune; b - generator de curent.

Presupunand cunoscuta expresia amplificarii, din aceasta expresie si din figura rezulta:

Din ultima relatie se obtine:

Introducand U_o in ultima relatie (1.11) se deduce:

Aplicand relatia (1.13) amplificatorului cu reactie si presupunand ca factorul de transfer al cuadripolului de reactie nu depinde de impedanta de
sarcina rezulta:

Se observa ca este tocmai impedanta de iesire a amplificatorului fara reactie. In aceste conditii expresia impedantei de iesire devine:

Asadar in prezenta reactiei impedanta de iesire se reduce.

Prelucrand expresia curentului prin sarcina se poate deduce si un alt circuit echivalent de iesire al amplificatorului. Acest circuit, redat in figura 1, b, contine un generator de curent I_o suntat de impedanta de iesire. Pornind de la expresia curentului de iesire se deduce:

   

Relatia (1.15) corespunde circuitului echivalent mentionat, in care generatorul de curent debiteaza curentul:

3. AMPLIFICATOR CU REACTIE PARALEL:

Schema-bloc de principiu a amplificatorului cu reactie de tensiune de
tip paralel este redata in figura 1.6.

Fig.3.1. Amplificator cu reactie paralel.

Se considera amplificatorul fara reactie, caracterizat prin parametrii din figura. Tensiunea de reactie, prin intermediul cuadripolului de reactie, se culege de la iesire si se aplica la intrare dupa o schema de tip paralel. in figura, prin
linie intrerupta, este redata structura cea mai raspandita a cuadripolului
de reactie, structura care va fi luata in consideratie in cele ce urmeaza.
Conform acesteia (fig.3.1) intre intrarea si iesirea amplificatorului se conecteaza o impedanta de reactie. Generatorul de excitatie debiteaza pe intrarile in paralel ale celor doi cuadripoli prin intermediul unei impedante care poate fi chiar impedanta interna a generatorului. Se observa ca pentru Z_x = 0 reactia
paralel inceteaza sa functioneze deoarece impedanta interna nula a generatorului de excitatie sunteaza orice semnal care ar avea tendinta sa se aplice
in paralel pe intrare.

Fig 3. Schema uzuala de amplificator cu reactie de tip paralel.

Daca se tine seama de relatiile de mai sus si de notatiile din figura 3.1 rezulta:

Relatia (1.17) arata ca impedanta de intrare este puternic afectata de
reactie.

Cunoscand impedanta Z'_m se deduce tensiunea de intrare:

Amplificarea cu reactie, definita de la bornele generatorului la iesire, este:

(1.19, a)

Tinand seama de relatia (1.17) numitorul expresiei (1.19, a) se poate
prelucra astfel:

(1.19, b)

Factorul de transfer de la iesire la intrare, reprezentand fractiunea din
tensiunea de iesire care se aplica la intrare, respectiv factorul de reactie β,
se deduce din figura 1.7:

Revenind asupra relatiilor (1.19, b) si (1.19, a) rezulta:

De remarcat faptul ca in cazul reactiei negative, amplificarea cu reactie este dictata doar de impedantele Z.₁ si Z_₂ fiind independenta de parametrii amplificatorului initial respectiv:

Daca se presupune impedanta de intrare este independenta de impedanta
de sarcina atunci, conform relatiei (1.20), factorul de reactie β va fi de
asemenea independent de .Z_s. In aceste conditii impedanta de iesire a amplificatorului cu reactie data de relatia (1.13) rezulta de aceeasi forma ca in cazul amplificatorului cu reactie serie, relatia (1.14) fiind valabila deci si pentru amplificatorul cu reactie paralel.