단일 튜닝 증폭기 : 작동 및 응용

튜닝 증폭기 선택이나 튜닝에 사용할 수있는 앰프의 한 종류입니다. 정확한 주파수에서 주파수를 선택할 경우 사용 가능한 주파수 세트 사이에서 선택 프로세스를 수행 할 수 있습니다. 튜닝 된 회로를 사용하여 선택 과정이 가능합니다. 증폭기 회로의 부하가 튜닝 된 회로로 변경되면이 증폭기를 Tuned 증폭기 회로 . 이 회로는 LC 회로 또는 탱크 회로 또는 공진 회로. 이 회로는 주로 공진 주파수에 위치한 약간의 주파수 대역에서 신호를 증폭하는 데 사용됩니다. 인덕터의 리액턴스는 특정 주파수에서 튜닝 된 회로 내에서 커패시터의 리액턴스의 균형을 맞추기 때문에이를 공진 주파수라고하며 'fr'로 표시 할 수 있습니다. 공명 공식은 2πfL = 1 / 2πfc & fr = 1 / 2π√LC입니다. 튜닝 된 앰프는 세 가지 유형, 즉 싱글 튜닝 앰프, 더블 튜닝 앰프 및 스테이 저 튜닝 앰프로 분류 할 수 있습니다.

단일 튜닝 증폭기는 무엇입니까?

단일 튜닝 증폭기는 부하와 같은 병렬 튜닝 회로를 사용하는 다단 증폭기입니다. 그러나 모든 단계의 LC 회로와 튜닝 된 회로는 동일한 주파수로 선택되어야합니다. 이 앰프에 사용되는 구성은 다음과 같습니다. 이것은 증폭 병렬 튜닝 된 회로를 포함하는 구성. 에 무선 통신 , RF 단계에서는 허용되는 통과 대역 신호를 변경하고 선호하는 반송파 주파수를 선택하기 위해 조정 된 전압 증폭기가 필요합니다.

구성

용량 성 결합을 사용하는 단일 튜닝 증폭기 회로 다이어그램은 다음과 같습니다. LC 회로의 경우 인덕턴스 (L) 및 커패시턴스 (C) 값을 선택해야 공진의 공진 주파수가 적용되는 주파수 신호와 같아야합니다.

단일 튜닝 증폭기의 회로 다이어그램

이 회로의 출력은 유도 성 및 용량 성 결합을 사용하여 얻을 수 있습니다. 그러나이 회로는 용량 성 결합을 사용합니다. 회로 내에서 사용되는 공통 이미 터 커패시터는 바이 패스 커패시터 일 수 있으며 안정화 및 바이어스와 같은 회로는 R1, R2 및 RE와 같은 저항을 따릅니다. 콜렉터 영역 내에서 사용되는 LC 회로는 부하처럼 작동합니다. 커패시터는 변경 가능한 공진 주파수를 포함하기 위해 변경 가능합니다. 입력 신호 주파수가 튜닝 된 회로의 공진 주파수와 비슷하면 엄청난 신호 증폭을 얻을 수 있습니다.

단일 튜닝 증폭기 작동

단일 튜닝 증폭기 작동은 주로 위의 회로에 표시된 트랜지스터의 BE 단자에서 개선 될 수있는 고주파 신호 애플리케이션에서 시작됩니다. LC 회로 내에서 사용되는 커패시터를 변경하면 회로의 공진 주파수가 주어진 입력 신호의 주파수와 동일하게됩니다.

여기서 LC 회로를 통해 신호의 주파수에 더 높은 임피던스를 줄 수 있습니다. 따라서 엄청난 O / P를 얻을 수 있습니다. 다양한 주파수를 가진 i / p 신호의 경우 단순히 주파수가 공진 주파수와 통신하여 증폭됩니다. 다른 유형의 주파수는 튜닝 된 회로를 폐기합니다.

따라서 선호하는 주파수 신호 만 선택되므로 LC 회로를 통해 증폭 할 수 있습니다.

전압 이득 및 주파수 응답

LC 회로의 전압 이득은 다음 방정식으로 주어질 수 있습니다.

Av = β Rac / rin

여기서 Rac는 LC 회로의 임피던스 (Rac = L / CR)이므로 위의 방정식은

이 증폭기의 주파수 응답은 다음과 같습니다.

단일 튜닝 증폭기의 주파수 응답

우리는 회로의 임피던스가 매우 높고 공진 주파수에서 자연 내에서 완전히 저항력이 있다는 것을 알고 있습니다.

결과적으로 공진 주파수에서 LC 회로에 대해 RL을 통해 최대 전압이 달성됩니다.

조정 된 증폭기 대역폭은 다음과 같습니다.

BW = f2-f1 => fr / Q

여기에서 증폭기는이 범위의 모든 주파수를 증폭합니다.

계단식 효과

기본적으로 튜닝 된 증폭기 내에서 여러 단계를 계단식으로 연결하여 전체 시스템 이득을 향상시킬 수 있습니다. 전체 시스템 이득은 증폭기 내의 모든 단계에 대한 제품 이득의 결과이기 때문입니다.

튜닝 된 증폭기에서 전압 이득이 증가하면 대역폭이 감소합니다. 이제 계단식 연결이 전체 시스템의 대역폭에 어떤 영향을 미치는지 살펴 보겠습니다.

튜닝 된 단일 증폭기에서 n- 스테이지 캐스케이드 연결을 고려하십시오. 증폭기의 상대 이득은 공진 주파수에서 시스템의 이득과 동일하며 다음 방정식으로 나타낼 수 있습니다.

| A / A 공명 | = 1 / √ 1 + (2𝛿 Qe)^두

위의 방정식에서 Qe는 효율적인 품질 계수를 나타냅니다.

𝛿은 주파수 내의 부분적 차이를 나타냅니다.

튜닝 된 증폭기에서 여러 단계의 이득을 병합하여 전체 이득을 얻을 수 있습니다.

| A / A 공명 | = [1 / √ 1 + (2𝛿 Qe)^두]^엔= 1 / [1 + (2𝛿 Qe)^두] n / 2

총 이득을 1 / √2와 비교하여이 증폭기에 대한 3dB 주파수를 종료 할 수 있습니다.

따라서 우리는

1 / [√ 1 + (2𝛿Qe)^두]^엔= 1 / √ 2

위의 방정식은 다음과 같이 쓸 수 있습니다.

1 + (2𝛿Qe)^두= 2^{1 / n}

위의 방정식에서

2 𝛿 Qe = + 또는 – √21 / n -1

주파수 내 분수 차이이므로 다음과 같이 쓸 수 있습니다.

𝛿 = ω-ωr / ωr = f-fr / fr

이것을 위의 방정식에 대입하면

2 (f-fr / fr) Qe = + 또는-√2^{1 / n}-1

2 (f – fr) Qe = + 또는 – fr√2^{1 / n}-1

f-fr = + fr / 2Qe √2^{1 / n}-1

지금, f2-fr = + fr / 2Qe √2^{1 / n}-1 및 fr-f1 = + fr / 2Qe √2^{1 / n}-1

계단식 단계 수를 사용하는 증폭기의 BW는 다음과 같이 작성할 수 있습니다.

B12 = f2 –f1 = (f2-fr) ​​+ (fr-f1)

위 방정식의 값을 대입하면 다음 방정식을 얻을 수 있습니다.

B12 = f2 –f1 = fr / 2Qe √2^{1 / n}-1 + fr / 2Qe √2^{1 / n}-1

위의 방정식에서

B12 = 2fr / 2Qe 2^{1 / n}-1 => fr / Qe √2^{1 / n}-1

B1 = fr / Qe

B12 = B1 fr / Qe √2^{1 / n}-1

위의 B12 방정식에서 우리는 기본적으로 n-stages BW가 factor와 single stage BW의 합과 같다는 결론을 내릴 수 있습니다.

단계의 숫자가 2 일 수 있다면

√2^{1 / n}-1 = √2^1/2-1 = 0.643

단계의 숫자가 3 일 수 있다면

√2^{1 / n}-1 = √2^1/3-1 = 051

따라서 위의 정보를 통해 스테이지 수가 증가하면 BW가 감소 함을 알 수 있습니다.

장점과 단점

단일 튜닝 증폭기의 장점은 다음과 같습니다.

• 컬렉터 저항이 없기 때문에 전력 손실이 적습니다.
• 선택성이 높습니다.
• Rc가 부족하여 수집기의 전압 공급이 적습니다.

단일 튜닝 증폭기의 단점은 다음과 같습니다.

• 이득 대역폭의 곱이 작다

단일 튜닝 증폭기의 응용

단일 튜닝 증폭기의 응용 분야는 다음과 같습니다.

• 이 증폭기는 RF 증폭기를 사용하여 프런트 엔드를 선택할 수있는 무선 수신기의 기본 내부 단계에서 사용됩니다.
• 이 증폭기는 텔레비전 회로에 사용할 수 있습니다.

따라서 이것은 하나의 튜닝 된 앰프 병렬 탱크 회로를 부하로 사용합니다. 그러나 모든 단계의 탱크 회로는 동일한 주파수로 조정해야 할 수 있습니다. 단일 튜닝 앰프에 어떤 구성이 사용됩니까?