Сигналларни кучайтириш

Ночизиқли кучайтиргич
(5.13) ифодадан кўриниб турибдики, кучайтиргичлар ФИК оширишнинг ягона усули бу ток доимий ташкил этувчиси I₀ ни камайтириш. Бунинг учун иш нуқтасини силжиш кучланиши ёрдамида чап томонга, ВАХ пастги қисмига сурамиз. Кучайтиргич киришидаги кучланишни
(5.14)
Шаклида олсак, сток токи i_c косинусоидал импульслар кетма-кетлиги шаклини олади. Бу косинусоидал ток импульслари таркибидаги ток биринчи гармоникаси амплитудасини ва доимий ташкил этувчисини кесиш бурчаги усулидан фойдаланиб, γ_n – коэффициентлари орқали аниқлаймиз. Бунда
I_m=S₀∙U_mk∙ γ₁ ва I₀=S₀∙U_mk∙ γ₀ (5.15)
бўлади. Бунда ФИК қуйидагича аниқланади
. (5.16)

(5.16) ифода кучайтиргич ФИК ошириш учун нисбатнинг энг катта қийматига мос келувчи кесиш бурчаги θ ни танлаш керак.

5-расм.

6-расм.
6-расмда нинг кесиш бурчаги θ га боғлиқлик графиги келтирилган. Бунда =2 энг катта қийматига θ=0 тўғри келади. ФИК η=100℅ бўлди. 5.6-расмдан кўриниб турибдики, кириш сигнали бўлмаган вақтда транзистор орқали ўтувчи ток доимий ташкил этувчиси I₀=0 бўлади, манбадан қувват истеъмол қилинмайди.

Кўп ҳолларда кесиш бурчаги 60÷90⁰ танланади. Бунда Р₀ камайиши билан чиқиш қуввати Р_ч~ ҳам камаяди, аммо η=75÷90℅ га етиши мумкин. Бундан ташқари кичик кесиш бурчаги θ ни таъминлаш учун катта силжиш кучланиши Е_с бериш ва кириш кучланиши (сигнали) амплитудаси U_mк ни ошириш талаб этилади.
Кесиш бурчаги ҳосил бўлиши билан сток токи шакли кириш сигнали шаклидан анча фарқ қилади, бузилган ҳисобланади.
Чунки θ кесиш бурчагини I_m амлпитудали косинусоидал импульслар биринчи гармоникадан ташқари бир қатор гармоник ташкил этувчилардан иборат бўлади. Бу сток токи i_c(ωt) резистив юкламадан ўтса, ундаги чиқиш кучланиш шакли i_c(ωt) ўзгаришига мос бўлади, катта бузилиш кузатилади. Сток токидан унинг биринчи гармоникасини ажратиб олиш учун резистив юклама ўрнига ток биринчи гармоникасига созланган параллел тебраниш контуридан фойдаланиш керак. Бунда контур асллигини шундай танлаш керакки, унинг сигнал ўтказиш кенглигига, кириш сигнали спектри кенглиги мос бўлиши керак. Натижада бу контурда токнинг фақат фойдали спектрал ташкил этувчилари ажралади, чунки бу ташкил этувчилар учун контурнинг эквивалент қаршилиги катта бўлади, ток кераксиз ташкил этувчилари учун унинг қаршилиги кам бўлади. Натижада чиқиш токи кесилиши натижасида ҳосил бўлган ток кераксиз ташкил этувчилари фильтрдан деярли ўтмайди.
Резистив юкламани параллел тебраниш контури билан ажратиш натижасида кучайтиргичнинг бошқа тури – резонансли кучайтиргични оламиз. Резонанс кучайтиргич схемаси 7-расмда келтирилган.

7-расм.
С_Г1 ва С_Г2 конденсаторлари силжиш кучланиши ва электр манбаи ички қаршилигидан ўтувчан ток ўтмаслигини таъминлайди. С_А1 ва С_А2 конденсаторлари кучайтириш қурилмасининг режимини ташқи доимий кучланиш ёки ток таъсиридан сақлайди ва ташқи қурилмалар иш режимига ўзининг таъсирини талаб даражасида камайтиради.

5.8-расмда кириш сигнали U_к(t) затвор-исток оралиғига берилган бўлиб, чиқиш кучланиши U_mч(t) сток-исток оралиғига уланган параллел контур-юкламадан олинади.
Резонанс кучайтиргич кучайтириш коэффициентини аниқлаш учун дастлаб, чиқиш кучланиши амплитудасини аниқлаш керак. Сток токининг биринчи гармоникаси I_m резонанс контурида қуйидаги кучланишни ҳосил қилади
U_mч=I_m∙R_эк=S₀∙U_mк∙R_эк , (5.17)
бунда R_эк – параллел контур эквивалент қаршилиги.
Кучайтиргичнинг кучланиш бўйича кучайтириш коэффициенти
, (5.18)
бунда, S₀ – ВАХ нинг қиялиги.
Агар контур асллиги Q»1 бўлса, R_эк»1/S₀ бўлади, натижада К_к»1 бўлади.
Кучайтиришда ток биринчи гармоникаси амплитудаси I_m, кириш сигнали амплитудаси га пропорционал бўлиши керак, яъни
I_mФ(U_mк)=К∙U_mк , (5.19)
бунда, К – ўзгармас катталик, кучайтириш коэффициенти.
Агар силжиш кучланиши Е_с , транзистор ёпилиш кучланиши U₀ га тенг бўлса, кесиш бурчаги θ=90⁰ бўлади. Бундай режим В-режими деб аталади. В-режимида кесиш бурчаги кириш сигнали амплитудасига боғлиқ бўлмайди γ₁(90⁰)=0,5= const бўлади, натижада ток биринчи гармоникаси
I_m=0,5∙S₀∙U_mк (5.20)
яъни, кириш сигнали амплитудасига пропорционал бўлади. Кучайтиргичнинг амплитуда характеристикаси чизиқли (5.19) бўлади. Демак В-режимда сигнал бузилишсиз кучайтирилади.
Агар кучайтиргич кесиш бурчаги 0≤θ≤90⁰ бўлса, бундай режим С-режими деб аталади.
С-режимида ишловчи кучайтиргич киришига ўзгарувчан амплитудали кириш сигнали берилса, бу унинг кесиш бурчаги θ нинг ўзгаришига, натижада ток биринчи гармоникаси коэффициенти γ₁(θ) ўзгаради. Бу эса ток I_m ни U_mк га пропорционал ўзгармаслигига сабаб бўлади, кучайтириш сигнал шакли бузилишига олиб келади.
Шунинг учун С-режимидан кенг фойдаланилмайди. Ундан катта қувватли кучайтиргичларда, асосий талаб юқори ФИК η ҳисобланганда фойдаланилади.
В-режимда η А режимга қараганда катта. В-режимида θ=90⁰ учун =π/2 бўлади. 5.16 ифодага асосан

бўлади ва А-режимига қараганда ФИК 1,5 марта ошади.
А, В ва С-режимларидан ташқари D-режими ҳам фарқланади. D-режимида актив элемент (транзистор) икки ҳолатда бўлади: биринчи ҳолатда сток токи максимал i_cmax , ундаги кучланиш U_cmin –минимал ва иккинчи ҳолатда сток токи минимал i_cmin , ундаги кучланиш U_cmax – максимал бўлади. Шунинг учун D-режими калит режими деб ҳам аталади. D-режимда электр манбаи қувватини йўқотилиши
(5.21)
и фода орқали топилади. Бу режимда η=90÷95℅ ташкил этади. D-режимидан паст ва юқори чатотали сигналларни кучайтиришда кенг қўлланилмоқда.

8-расм.

1. 
   Кучайтиргичлар деб қандай қурилмаларга айтилади?
   
2. 
   Чизиқли режимда ишловчи кучайтиргичнинг ФИК нима учун 50% кам?
   
3. 
   Ночизиқли режимда ишловчи кучайтиргичнинг ФИК энг катта қиймати нимага тенг?
   
4. 
   Кучайтириш коэффициенти нима? Кучайтиргичнинг амплитуда характеристикаси қайси кўринишда бўлиши керак?
   
5. 
   А, В ва С режимларида кесиш бурчаги қиймати қандай бўлади?
   
6. 
   Актив элементнинг калит режими қандай режим?