증폭기 - 블로그

증폭기는 전원 공급 장치를 사용하여 신호를 증폭하거나 신호 전력을 높이는 데 사용되는 2포트 전자 장치입니다. 앰프의 입력단자를 통해 전원이 공급됩니다. 증폭기의 출력은 증가된 진폭 등일 수 있습니다.

증폭기의 이득은 증폭을 결정합니다. 기기의 출력을 결정하는 주요 요소입니다. 증폭기는 거의 모든 유형의 전자 부품에 사용됩니다. 이득은 입력 매개변수에 대한 출력 매개변수(전력, 전류 또는 전압)의 비율로 계산됩니다.

증폭기는 자동화, 해양, 센서 등과 같은 다양한 응용 분야에 사용됩니다. 증폭기의 전력 이득은 일반적으로 1보다 큽니다. 이상적인 증폭기의 몇 가지 기본 특성을 이해해 봅시다.

여기서 우리는 논의할 것입니다. 이상적인 증폭기, 증폭기 유형, 속성, 기능, 그리고 증폭기의 응용 .

시작하자.

이상적인 증폭기

아래 나열된 이상적인 증폭기의 특성을 고려해 보겠습니다.

입력 임피던스: 무한
출력 임피던스: 영
다양한 주파수에서의 이득: 결정된

증폭기의 입력 포트는 전압 소스 또는 전류 소스가 될 수 있습니다. 전압 소스는 입력 전압에만 의존하며 전류를 허용하지 않습니다. 마찬가지로 전류 소스는 전류만 허용하고 전압은 허용하지 않습니다. 출력은 포트 전체의 전압 또는 전류에 비례합니다.

이상적인 증폭기의 출력은 종속 전류 소스 또는 종속 전압 소스일 수 있습니다. 종속 전압 소스의 소스 저항은 0인 반면 종속 전류 소스의 소스 저항은 무한대입니다.

종속 소스의 전압 또는 전류는 입력 전압 또는 전류에만 의존합니다. 이는 출력 전압이 입력 전압에 따라 달라지고 출력 전류가 각각 입력 전류 독립 전압 소스 및 전류 소스에 따라 달라짐을 의미합니다.

이상적인 증폭기는 다음과 같이 분류됩니다. CCCS (전류 제어 전류 소스), CCVS (전류 제어 전압 소스), VCVS (전압 제어 전압 소스) 및 VCCS (전압 제어 전류 소스).

CCVS와 CCCS의 입력 임피던스는 0이고 VCCS와 VCVS는 무한대입니다. 마찬가지로 CCCS와 VCCS의 출력 임피던스는 무한대인 반면 CCVS와 VCVS의 출력 임피던스는 0입니다.

증폭기의 종류

다양한 유형의 증폭기에 대해 논의해 보겠습니다.

연산 증폭기

연산 증폭기 또는 연산 증폭기는 덧셈, 미분, 뺄셈, 적분 등과 같은 다양한 수학 연산을 수행하는 고이득 직접 결합(DC) 증폭기입니다.

2개의 입력 단자와 1개의 출력 단자가 있습니다. 입력 단자를 반전 및 비반전 단자라고 합니다. 반전 단자에 적용된 신호는 위상 반전된 것으로 나타나고, 비반전 단자에 적용된 신호는 출력 단자에서 위상 반전 없이 나타납니다.

반전 입력에 적용되는 전압은 V-로 표시되고 비반전 입력의 전압은 V+로 표시됩니다.

참고: 이상적인 연산 증폭기의 출력 임피던스와 드리프트는 0입니다. 이상적인 연산 증폭기의 전압 이득, 입력 임피던스 및 대역폭은 무한대입니다.

연산 증폭기는 반전 및 비반전 증폭기로 더 분류됩니다. 위의 두 가지 유형의 연산 증폭기에 대해 자세히 논의해 보겠습니다.

응용

연산 증폭기는 전자 제품의 다양한 응용 분야에 사용됩니다. 예를 들어,

필터
전압 비교기
적분기
전류-전압 변환기
여름 앰프
위상 시프터

증폭기의 반전 및 비반전 입력은 다음과 같습니다.

반전 증폭기

반전 증폭기는 다음과 같습니다.

연산 증폭기의 전압 션트 피드백 구성입니다. 연산 증폭기의 반전 입력에 신호 전압이 인가되면 전류 I1이 연산 증폭기로 흐릅니다. 우리는 연산 증폭기의 입력 임피던스가 무한대라는 것을 알고 있습니다. 전류가 증폭기로 흐르는 것을 허용하지 않습니다. 전류는 출력 루프(저항 R2를 통해)를 통해 연산 증폭기의 출력 단자로 흐릅니다.

반전 증폭기 출력 단자의 전압 이득은 다음과 같이 계산됩니다.

A =Vo/Vs = -R2/R1

어디,

Vo 및 Vs는 출력 및 신호 전압입니다.

음의 부호는 증폭기의 출력이 입력과 180도 위상이 다르다는 것을 나타냅니다.

반전 증폭기는 가장 많이 사용되는 연산 증폭기 중 하나입니다. 입력 및 출력 임피던스가 매우 낮습니다.

비반전 증폭기

비반전 증폭기는 다음과 같습니다.

위의 구성은 전압 직렬 피드백 연결입니다. 연산 증폭기의 비반전 입력에 신호 전압을 가하면 전류 I1이 연산 증폭기로 흐르고 전류 I2가 연산 증폭기 밖으로 흐릅니다.

가상단락회로 개념에 따르면 I1 = I2, Vx =Vs이다.

numpy 요약

비반전 증폭기의 전압 이득은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

A = A + (R2/R1)

비반전 증폭기는 입력 임피던스가 높고 출력 임피던스가 낮습니다. 또한 전압 증폭기로 간주됩니다.

DC 증폭기

DC 또는 직접 결합 증폭기는 저주파 및 직접 결합 신호를 증폭하는 데 사용됩니다. DC 증폭기의 두 단계는 이들 단계 사이의 직접 결합을 사용하여 상호 연결될 수 있습니다.

직접 결합은 간단하고 쉬운 연결 유형입니다. T1 및 T2로 언급된 1단계 트랜지스터의 콜렉터를 2단계 트랜지스터 베이스에 직접 연결하여 계산할 수 있습니다.

그러나 DC 증폭기는 드리프트 시프팅과 레벨 시프팅이라는 두 가지 문제를 발생시킵니다. 차동 증폭기의 설계로 이러한 문제가 제거되었습니다. 차동 증폭기에 대해 논의해 봅시다.

차동 증폭기

차동 증폭기의 구조는 드리프트 및 레벨 이동 문제를 해결했습니다. 구조는 두 가지로 구성됩니다. BJT (바이폴라 접합 트랜지스터) 증폭기는 전원 공급 라인을 통해서만 연결됩니다. 아래에 표시된 것처럼 증폭기의 출력이 개별 입력 간의 차이이기 때문에 차동 증폭기라는 이름이 붙었습니다.

Vo = A(Vi1 - Vi2)

어디,

Vo는 출력이고 Vi1과 Vi2는 두 개의 입력입니다.

A는 차동 증폭기의 이득이다.

이제 만약에

Vi1 = -Vi2

Vo = 2AVi1 = 2AVi

위의 작업을 차동 모드 작업. 여기서 입력 신호는 서로 위상이 다릅니다. 이러한 위상차 신호를 DM(차이 모드) 신호라고 합니다.

만약에,

Vi1 = Vi2

Vo = A (Vi1 - Vi1)

에서 = 0

이 작업은 다음과 같이 알려져 있습니다. 공통 모드 (CM) 입력 신호가 서로 위상이 같기 때문입니다. 이러한 신호의 출력이 0이라는 것은 증폭기에 드리프트가 없음을 나타냅니다.

전력 증폭기

전력 증폭기라고도합니다. 전류 증폭기 . 이러한 증폭기는 부하를 쉽게 구동하기 위해 수신 신호의 전류 레벨을 높이는 데 필요합니다. 전력 증폭기의 종류에는 오디오 전력 증폭기, 무선 주파수 전력 증폭기 등이 포함됩니다.

전력 증폭기는 클래스 A, 클래스 AB, 클래스 B 및 클래스 C 증폭기로 분류됩니다. 이 주제의 뒷부분에서 전력 증폭기 클래스에 대해 논의하겠습니다.

스위치 모드 증폭기

스위치 모드 증폭기는 효율이 높은 비선형 증폭기 유형입니다.

이러한 유형의 증폭기의 일반적인 예는 클래스 D 증폭기입니다.

악기 증폭기

계측기 증폭기는 아날로그 감지 및 측정 장비에 사용됩니다. 예를 생각해 봅시다.

매우 낮은 전압을 측정하는 데 사용되는 전압계는 제대로 작동하려면 계측 증폭기가 필요합니다. 매우 높은 전압 이득, 우수한 절연성, 매우 낮은 잡음, 낮은 전력 소비, 넓은 대역폭 등과 같은 다양한 기능을 갖추고 있습니다.

부정적 피드백

네거티브 피드백은 증폭기의 왜곡과 대역폭을 제어하는 데 필수적인 기능 중 하나입니다. 부정적인 피드백의 주요 목적은 시스템의 이득을 줄이는 것입니다. 반대 위상의 출력 부분이 입력으로 피드백됩니다. 해당 값은 입력에서 추가로 차감됩니다. 왜곡된 출력 신호에서는 왜곡이 있는 출력이 반대 위상으로 피드백됩니다. 입력에서 뺍니다. 증폭기의 네거티브 피드백은 비선형성과 원치 않는 신호를 감소시킨다고 말할 수 있습니다.

아래 이미지는 부정적인 피드백을 나타냅니다.

네거티브 피드백의 도움으로 크로스오버 왜곡 및 기타 물리적 오류도 제거될 수 있습니다. 네거티브 피드백을 사용하는 다른 이점은 대역폭 확장, 온도 변화 수정 등입니다.

네거티브 피드백은 전압 네거티브 피드백 또는 전류 네거티브 피드백일 수 있습니다. 두 경우 모두 전압 또는 전류 피드백은 출력에 비례합니다.

우리는 긍정적인 피드백과 부정적인 피드백을 혼동해서는 안 됩니다. 긍정적인 피드백은 변화를 증폭시키는 경향이 있는 반면, 부정적인 피드백은 변화를 감소시키는 경향이 있습니다. 또 다른 차이점은 포지티브 피드백의 입력 및 출력 신호가 동위상이고 추가된다는 것입니다. 네거티브 피드백의 경우 입력 및 출력 신호는 위상이 다르고 차감됩니다.

증폭기의 활성 장치

증폭기는 증폭 프로세스를 담당하는 일부 활성 장치로 구성됩니다. 단일 트랜지스터, 진공관, 솔리드 스테이트 구성 요소 또는 집적 회로의 일부일 수 있습니다.

배열 목록을 정렬하다

증폭 과정에서 활성 장치와 그 역할에 대해 논의해 보겠습니다.

BJT

BJT는 일반적으로 전류 제어 장치. 양극성 접합 트랜지스터는 증폭기의 전류를 증폭하는 스위치로 사용됩니다.

MOSFET

MOSFET 또는 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터 일반적으로 전자 신호 증폭에 사용됩니다. MOSFET은 게이트 전압을 제어하여 전도도를 변경하는 데 사용할 수 있습니다. MOSFET은 약한 신호의 강도도 향상시킬 수 있습니다. 따라서 MOSFET을 증폭기로 사용할 수 있습니다.

진공관 증폭기

진공관 증폭기는 진공관을 소스 장치로 사용합니다. 신호의 진폭을 높이는 데 사용됩니다. 마이크로파 주파수 이하에서는 1919년 후반쯤에 진공관 증폭기가 솔리드 스테이트 증폭기로 교체되었습니다.^일세기.

마이크로파 증폭기

마이크로파 증폭기는 일반적으로 마이크로파 시스템에 사용됩니다. 왜곡이 거의 없이 입력 신호의 레벨을 높이는 데 사용됩니다. 또한 전력을 전환하거나 높일 수도 있습니다. 이는 마이크로파 주파수에서 고체 장치에 비해 더 나은 단일 장치 출력을 제공합니다.

자기 증폭기

자기 증폭기는 2020년에 개발되었습니다.^일진공관 앰프의 단점(높은 전류 용량 및 강도)을 극복하기 위해 세기. 자기 증폭기는 트랜지스터와 유사합니다. 제어 코일(또 다른 권선 코일)에 전원을 공급하여 코어의 자기 강도를 제어합니다.

집적 회로

집적 회로에는 커패시터 및 트랜지스터와 같은 여러 전자 장치를 수용할 수 있습니다. IC의 인기는 전자 기기를 전 세계로 확산시켰습니다.

전력 증폭기 클래스

전력 증폭기 클래스는 다음과 같이 분류됩니다. A클래스, B클래스, AB클래스, 그리고 클래스 C . 전력 증폭기 클래스에 대해 간략하게 설명하겠습니다.

클래스 A 전력 증폭기

클래스 A 증폭기의 입력은 작기 때문에 출력도 작습니다. 따라서 전력 증폭이 많이 발생하지 않습니다. 트랜지스터를 사용하면 전압 증폭기로 사용할 수 있습니다. 진공 5극관을 갖춘 클래스 A 증폭기는 스피커와 같은 부하를 구동하기 위한 단일 전력 증폭단을 제공할 수도 있습니다.

클래스 B 전력 증폭기

BJT는 일반적으로 스피커와 같은 부하를 구동하기 위해 클래스 B 전력 증폭기가 필요합니다. 클래스 B 증폭기의 입력은 크기 때문에 출력도 매우 큽니다. 따라서 큰 증폭이 발생합니다. 그러나 단일 트랜지스터의 경우 입력 신호의 절반만 증폭됩니다.

클래스 AB 전력 증폭기

AB 전력 증폭기의 구성은 클래스 A와 클래스 B 증폭기 사이에 있습니다. 클래스 AB 앰프는 클래스 B 전력 증폭기의 고출력과 클래스 A 전력 증폭기의 낮은 왜곡을 결합하여 생산됩니다.

출력이 작은 경우 클래스 AB 전력 증폭기는 클래스 A로 동작할 수 있습니다. 출력이 매우 큰 경우 클래스 B 전력 증폭기로 동작할 수 있습니다.

클래스 C 전력 증폭기

클래스 C 유형 전력 증폭기의 전도 요소는 트랜지스터입니다. 효율은 더 좋지만, 반주기 이하의 전도로 인해 왜곡이 크다. 따라서 클래스 C 전력 증폭기는 오디오 애플리케이션에서 선호되지 않습니다. 이러한 증폭기의 일반적인 응용 분야에는 무선 주파수 회로가 포함됩니다.

증폭기의 특성

증폭기는 입력 및 출력 속성에 따라 정의됩니다. 증폭기의 이득은 증폭을 결정합니다. 따라서 이득 및 곱셈 요소는 증폭기의 두 가지 필수 속성입니다.

아래에 나열된 다양한 매개변수로 정의되는 속성을 살펴보겠습니다.

헤르츠

주파수 범위

다양한 증폭기의 기능

다른 유형의 증폭기는 다른 특성을 가지고 있습니다. 오늘날 사용되는 다양한 유형의 증폭기의 기능에 대해 논의해 보겠습니다.

그만큼 선형 증폭기 완벽한 증폭기는 없기 때문에 완벽한 선형 기능을 제공할 수 없습니다. 이는 본질적으로 비선형적인 트랜지스터와 같은 증폭 장치를 사용하기 때문입니다. 이러한 장치는 약간의 비선형성을 생성할 수 있습니다. 선형 증폭기는 왜곡이 덜 발생합니다. 이는 선형 증폭기가 왜곡을 덜 발생시킨다는 것을 의미합니다.
특별히 디자인된 오디오 증폭기 오디오 주파수를 증폭시킬 수 있습니다.
협대역 증폭기는 좁은 주파수 대역을 증폭하는 반면, 광대역 증폭기는 넓은 주파수 범위를 증폭합니다.
그만큼 비선형 증폭기 선형 장치에 비해 왜곡이 발생합니다. 그러나 비선형 장치는 오늘날에도 여전히 사용되고 있습니다. 비선형 증폭기의 예로는 RF(무선 주파수) 증폭기 등이 있습니다.
의 구조 대수 증폭기 입력의 로그에 비례하는 출력을 생성합니다. 회로는 2개의 다이오드와 2개의 연산 증폭기(연산 증폭기)로 구성됩니다.

증폭기

증폭기의 응용

증폭기는 다양한 용도로 사용됩니다. 자세히 논의해 봅시다.

단위 이득 증폭기

버퍼링

RT:

그것:

RF:

만약에:

음성:

TWTA

클라이스트론

솔리드 스테이트 장치

휴대폰, 휴대용 무선 주파수 단말기