1.2 Күшейткіштердің түрлері

Қуат күшейткіштері, операциялық күшейткіштер

Қандай да болмасын күшейткіш қуат күшейткіші болып табылады. Сондықтан да, қуат күщейткіші дегеніміз жүктемеге нақты немесе максимальды мүмкін қуатты беретін қуатты күшейткіштер, кейде шығу күшейткіштері деп те аталады. Бұл күшейткіштер үлкен ПӘК пен жиілік және сызықтық емес бұрмалаулардың шектелген деңгейлерінде жұмыс жасауға тиіс. Сөйтіп, қуатты шығу какадтары үлкен сигнал режимінде істейтіндіктен, олардың ең маңызды көрсеткіштері болып мыналар аталады: жүктемеге берілетін қуат (немесе қуат бойынша күшейту коффициенті), ПӘК, сонымен қатар күшейтілетін сигналдың сызықтық емес бұрмалаулардың деңгейі. Күшейткіштің ПӘК-ті мен сызықтық емес бұрмалауларының деңгейі жұмыс нүктесінің бастыпқы орнына өте қатты байланысты болады. Сызықты емес бұрмалаудың мүмкін ең төменгі деңгейі А классы режимінде қамтамасыз етілуі мүмкін, ал максимальді мүмкін ПӘК В және С классы режимінде болады.

Қуатты күшейткіштерді біртактылымен қатар екітактылы орындалуында жобалап жасайды. Біртактылы каскадтар әдетте А классы режимінде жұмыс істейді, ал екітактылы В жіне С режимінде.

1.3 Біртактылы а классы режиміндегі қуат күшейткіші

Каскадтың принципиальды электрлік схемасында транзистордың коллекторы шығыс трансформатордың біріншілік орамасы арқылы бірден ток көзіне қосылады. Сондықтан, кіріс сигнал жоқ болғанда статистикалық жүктемелік түзу тіпттен тіке жүреді, себебі трансформатор орамасының тұрақты тоққа кедергісі тіптен аз, ал Е_к –ның мәнін, тогы жүргенде - резисторына түсетін кернеуден әлдейқайда үлкен қылып алады.

Әдетте,

Сонымен,

Кіріс сигналы берілген кезде, транзистордың коллектор тізбегіндегі кедергісі, трансформатордың біріншілік орамасына келтірілген күшейткіштің жүктемесінің кедергісімен анықталады.

Қуат күшейткішінің В классы режиміндегі екі тактылы каскады.

Қуат күшейткіштерінің бір тактылы касадтарының біраз айтарлықтай кемшіліктері бар, бұлар:

1. каскадтың кішкене пайдалы әсер коэффициенті;

2. күшейткіш аспап пен шығыс трансформатордың магнит өткізгішін магниттейтін, тұрақты токтар тудыратын салыстырмалы үлкен сызықтық емес бұрмалаулары;

3. салыстырмалы үлен жиіліктік бұрмалаулары.

Сондықтан, көбіне В классы режиміндегі қуатты, әрі экономды екі тактылы күшейткіш каскадтар қолданылады.

Орталық жүктеме жұмыс істейтін, схеманың екі бірдей симметриялы иығын құрайтын екі элементен (транзистордан) тұратын каскадтарды екі тактылы деп атайды.

Трансформаторлық кірісі мен шығысы бар В класында жұмыс істейтін екі тактылы қуат күшейткішінде қандай да болмасын уақыт моментінде екі транзистордың тек қана біреуі ашық болады. Егерде, кіру жағында генратордан сигнал берілмесе, онда екі транзистор Т₁ және Т₂ екеуі де жабық, себебі олардың эмиттерлері – базалық өткелдерінде потенциалдар айырымы жоқ, өйткені эмиттерлерге бірден, ал базаларға Т_р1 трансформаторының екіншілік орамасының жартысы арқылы қоректену көзі Е_к-дан +U_k кернеуі беріліп тұр.

Екі тактылы трансформаторлы В классындағы күшейткіштердің ерекшеліктері:

1. Токтар айырмасында тұрақты құрамалар жоқ болғандықтан шығыс трансформатор салмағы жағынан жеңіл, аумағы жағынан кіші;

2. Токтар айырмасында жұп гармоникалық жоқ, сондықтан жиіліктік бұрмалау коэффициенті тек үшінші гармоникамен бағаланады;

3. Схема симметриялы болғандықтан әртүрлі фондар, әсіретпелер, бөгеулер әлдеқайда аз болады.

Ал кемшіліктеріне:

1. Трансформатор иықтарын өте қатаң симметриялау керек;

2. Ортақ нүктеден шығу сымдары бар екі трансфоматор қажеттігі.

Сурет -1.1 Операциялық күшейткіш

Әртүрлі корпустардағы әртүрлі операциялық күшейткіштер, сонымен бірге бір корпустағы бірнеше күшейткіштер

Операциялық күшейткіш (ОК) –дифференциалды кірісі тұрақты токтың күшейткіші, ереже бойынша, жоғары күшейту коэффициентіне ие шығысы бар. ОК әрдайым терең теріс кері байланыс сұлбаларында пайдаланылады.Ол күшейткіштің жоғары коэффициентінің негізінде қабылданған сұлбаның таратылу коэффициентін толық анықтайды.

Операциялық күшейткіш бастан кернеуді аналогтық көлемде пайдалану арқылы математикалық амалдарды орындау үшін құрастырылды. Мұндай тәсіл аналогтық компьютерлердің негізінде бар, онда ОК математикалық амалдарды модельдеуде пайдаланылады(интегралдау, дифференциялдау, қосу, алу және т.б.). Бірақ идеалды ОК көп функциялды схемотехникалық шешім болып табылады, онда математикалық амалдарды орындау функциялары көп. Транзистор, электронды лампа және басқа дискретті немесе интегралды сұлбалы белсенді компоненттермен негізделген кәдімгі ОК идеалды ОК түрлеріне жақын келеді.

Сурет-1.2 К2 –W лампалы операциялық күшейткіш

Алғашқы өндірістік лампалы ОК (1940 ж)екілік триодтың қосындысында орындалды, оның ішінде октальді іргелі корпустың ішінде жеке құрылымды жинақ ретінде қолданылды. 1963 жылы Fairchild Semiconductor инженері, Роберт Видлар, бірінші интегралды ОК— μA702 жасады. 9 транзистордан тұратын бұл құрылғы 300$ бағада тұрды және тек әскери жағдайында пайдаланылды. Видлармен проектіленген алғашқы қол жеткізілген интегралды ОК 1965 жылы шығарылды, оның шығуымен оның бағасы 10$ төменге түсті.Бірақ тұрмыста қолдануда қымбат болғанымен көпшілік өндіріс автоматика және сол сияқты азаматтық есептер үшін қол жеткізу мүмкіндігі болды.

Сурет-1.3 TO-5 корпусындағы ОК 741

Жұмыс істеу принципі бойынша операциялық күшейткіш қарапайым күшейткішке ұқсас болып келеді. Қарапайым күшейткіш сияқты ол кіріс сигналының кернеу мен қуатын күшейту үшін қолданылады. Бірақ та, қарапайым күшейткіштің қасиеттері мен параметрлері толығымен оның сұлбасымен анықталса, операциялық күшейткіштің қасиеттері мен параметрлері көбінесе кері байланыс тізбегі праметрлерімен анықталады. Операциялық күшейткіштер нольдік орын ауыстуруын және шығыс кернеуін

кіріс кернеудің нольдік мәнінідегі тұрақты ток күшейткіші сұлбасы бойынша жүзеге асырады. Сонымен қатар олар үлкен күшейту коэффициенттері, жоғары кіріс және төмен шығыс кедергілермен сипатталады. Ертерек мұндай жоғары сапалы күшейткіштер тек қана математикалық операцияларды : суммалау және интегралдау үшін аналогты есептеу құрылғыларда қолданылатын. Операциялық күшейткіш деп аталуы осыдан.

Белгілі бір салада қолданылуы керек кезде, қандай операциялық күшейткіштің қажет екенін анықтау үшін оның негізгі сипаттамаларын білу жеткілікті.