Cuplaje intre amplificatoare de tensiune

Cuplaje intre amplificatoare de tensiune

Circuitul din fig.2.6 contine urmatoarele parti:

- (a) este o sursa de tensiune V₁ si impedanta Z₁. Stim ca sursa poate fi un circuit incluzand multe dispozitive, dar teorema lui Thevenin spune ca acesta poate fi redus la un singur generator de tensiune si o impedanta serie. Putem reduce sursa la forma Norton a unui singur generator de curent si o impedanta paralela, vom obtine si astfel raspunsuri identice, dar mai putin usor.

- (b) este un amplificator a carui intrare conduce ceva curent. O latura a intrarii poate fi la pamant, sau poate fi la un potential similar cu o latura a iesirii (dar in acest caz general, acestea nu sunt luate in consideratie). Cele doua terminale sunt cele la care poate fi debitata tensiunea de intrare V₂, iar impedanta Z₂ dintre aceste terminale este impedanta de intrare a amplificatorului.

Amplificatorul poate contine din nou multe componente, dar reprezentarea Thevenin este astfel utilizata incat circuitul de iesire este redus la un generator de tensiune AV₂ si o impedanta serie Z₃. Daca nu avem un flux de curent prin sarcina si astfel nu avem o cadere de tensiune pe Z₃, AV₂ ar fi iesirea pentru o intrare V₂. Astfel A este castigul de tensiune fara sarcina al amplificatorului si Z₃ este impedanta sa de iesire.

- (c) Z₄ este impedanta de sarcina sau este un alt amplificator care absoarbe curent de la amplificatorul (b) (atunci Z₄ este impedanta sa de intrare). Tensiunea dezvoltata pe aceasta sarcina este V₄.

Considerand circuitul de intrare a primului amplificator, dorim sa stim ce tensiune V₂ este dezvoltata, aceasta in comparatie cu tensiunea V₁, care este tensiunea disponibila din sursa daca nu avem un curent consumat de la aceasta.

Legile lui Kirchhoff ne permit sa rezolvam problemele circuitului pe doua cai. Prima cale este sa notam tensiunile ce apar intre diversele puncte ale circuitului si unele puncte de referinta. Putem astfel scrie curentii in fiecare cale a circuitului ca fiind egali cu diferenta de tensiune dintre terminalele caii raportata la impedanta dintre terminale (impedanta caii). La sfarsit vom scrie egalitatea curentilor ce intra intr-un punct al circuitului, cu cei ce ies din acel punct. Astfel vom sfarsi prin a avea atatea ecuatii cate puncte avem si putem rezolva aceste ecuatii. A doua cale este sa marcam curentii necunoscuti ce circula in fiecare bucla si sa scriem caderile de tensiune in jurul buclei egale cu tensiunea sursei.

In circuitul nostru tensiunile sunt deja etichetate si la terminalul de intrare superior al amplificatorului, curentul ce iese din sursa trebuie sa fie egal cu cel ce se scurge in amplificator (nu avem alte cai), astfel:

(V₁-V₂)/Z₁ = V₂/Z₂

deci:                            V₁Z₂ = V₂Z₁+V₂Z₂

astfel:                          V₂ = V₁(Z₂/(Z₁+Z₂)) (2.1)

Notam ca aceasta putea fi obtinuta punand i₁ ca un curent necunoscut care circula si din:

V₁= i₁Z₁+i₂Z₂

V₂= i₁Z₂

rezulta aceleasi relatii pentru V₂ si V₁.

Ecuatia (2.1) este uneori numita 'expresia divizorului de tensiune' pentru circuitul din figura 2.7.

Tensiunea de iesire este fractiunea Z₂ / (Z₁+Z₂) a tensiunii de intrare; aceasta este adevarat doar in cazul cand nu avem alta alimentare cu curent din punctul ce leaga Z₁si Z₂.

Aceasta relatie este usor de memorat si poate fi folosita, daca toate circuitele alimentate de V₂ sunt combinate sa dea o impedanta efectiva Z₂ care este folosita in ecuatie.

In unele situatii, ne dorim un cuplaj perfect de tensiune sau V₂ V₁. Din (2.1) se obtine aceasta daca:

Z₂ / (Z₁+Z₂) 1sau Z₁ << Z₂

Trebuie notat ca nu ne dorim Z₁ sa fie zero, ci pur si simplu mult mai mic ca impedanta de intrare Z₂, a amplificatorului.

Daca avem Z₁ de 20…100 de ori mai mic ca Z₂ este bine pentru majoritatea scopurilor ingineresti, dar pentru instrumentatie de inalta calitate si computerizare acest factor trebuie sa fie intre 10³ si 10⁶ (Z₂ 10⁶).

Referindu-ne din nou la circuitul din fig. 2.6 putem scrie o ecuatie similara ca (2.1) pentru a doua parte a circuitului:

sau pentru un amplificator 'multietaj' cu 'n' etaje identice (fig.2.8) putem scrie in general: (2.3)

unde Z_i este impedanta de intrare si Z_o este impedanta de iesire a fiecarui amplificator.

Astfel, ca o metoda generala de gasire a relatiei generale am separat 'atenuarea' (care este un castig mai mic ca unitatea) fiecarei sectiuni de 'cuplaj' intre blocurile de amplificare, de castigul blocurilor amplificatoare.