تقویت کننده‌ها در مدارهای الکترونیکی به طور گسترده‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرند تا سیگنال الکترونیکی را بزرگ‌تر کنند، بدون این که تغییر دیگری به آن اعمال شود.
ما عموما تقویت کننده‌ها را به عنوان تقویت کننده‌های صوتی در رادیوها، دستگاه‌های پخش و ضبط صوت‌هایی که در خانه داریم، تصور می‌کنیم. در این بخش از آموزش تقویت کننده، مدار تقویت کننده را بر اساس یک ترانزیستور دو قطبی واحد (همانند شکل زیر) بررسی کردیم، اما انواع مختلفی از مدارهای تقویت کننده ترانزیستوری وجود دارد که می‌توان از آنها استفاده کرد.
مدار تقویت کننده تک مرحله‌ای معمول
تقویت کننده‌های سیگنال کوچک
- تقویت کننده‌های سیگنال کوچک به تقویت کننده‌های ولتاژ نیز معروف هستند.
- تقویت کننده‌های ولتاژ سه ویژگی اصلی دارند: مقاومت ورودی، مقاومت خروجی و بهره.
- بهره یک تقویت کننده سیگنال کوچک، مقداری است که به نسبت آن تقویت کننده سیگنال ورودی را «تقویت» می‌کند.
- بهره نسبت خروجی تقسیم بر ورودی است، بنابراین واحدی ندارد، اما به آن علامت A داده می‌شود و متداول‌ترین نوع بهره ترانزیستور، بهره ولتاژ (Av)، بهره جریان (Ai) و بهره توان (Ap) هستند.
- بهره توان تقویت کننده را می‌توان به دسی بل یا dB نیز بیان کرد.
- به منظور تقویت کل سیگنال ورودی بدون اعوجاج در تقویت کننده نوع کلاس A، بایاس بیس مورد نیاز است.
- بایاس DC نقطه Q تقویت کننده را در نیمه راه خط بار تنظیم می‌کند.
- این بایاس DC بیس به این معنی است که تقویت کننده حتی در صورت عدم وجود سیگنال ورودی، توان مصرف می‌کند.
- تقویت کننده ترانزیستوری غیرخطی است و تنظیم بایاس نادرست مقادیر زیادی اعوجاج در شکل موج خروجی ایجاد می‌کند.
- سیگنال ورودی بیش از حد بزرگ باعث ایجاد اعوجاج زیادی در اثر برش می‌شود که این نیز نوعی اعوجاج دامنه است.
- موقعیت نادرست نقطه Q در خط بار باعث ایجاد برش اشباع یا برش قطع می‌شود.
- پیکربندی تقویت کننده امیتر مشترک، رایج ترین شکل مدار تقویت کننده ولتاژ چند منظوره با استفاده از ترانزیستور پیوند دو قطبی است.
- پیکربندی تقویت کننده سورس مشترک، رایج ترین شکل مدار تقویت کننده ولتاژ چند منظوره با استفاده از ترانزیستور اثر میدان پیوندی است.
مقایسه تقویت کننده BJT و تقویت کننده JFET
پارامتر | تقویت کننده امیتر مشترک | تقویت کننده سورس مشترک |
بهره ولتاژ ( Av ) | متوسط / زیاد | متوسط / زیاد |
بهره جریان ( Ai ) | زیاد | خیلی زیاد |
بهره توان (Ap) | زیاد | خیلی زیاد |
مقاومت ورودی ( Rin ) | متوسط | خیلی زیاد |
مقاومت خروجی ( Rout ) | متوسط / زیاد | متوسط / زیاد |
تغییر فاز | 180° | 180° |
تقویت کننده‌های سیگنال بزرگ
- تقویت کننده‌های سیگنال بزرگ با نام تقویت کننده توان نیز شناخته می‌شوند.
- تقویت کننده‌های توان را به کلاس‌های مختلف می‌توان تقسیم کرد، به عنوان مثال:
- تقویت کننده کلاس A – که در آن دستگاه خروجی در کل طول سیکل ورودی، هدایت می‌کند.
- تقویت کننده کلاس B – که در آن دستگاه خروجی تنها 50% از سیکل ورودی را هدایت می‌کند.
- تقویت کننده کلاس AB –که در آن دستگاه خروجی بیش از 50% اما کمتر از 100% سیکل ورودی را هدایت می‌کند.
- یک تقویت کننده توان ایده‌آل، 100% توان DC موجود را به بار تحویل می‌دهد.
- تقویت کننده‌های کلاس A متداول ترین نوع تقویت کننده توان هستند، اما تنها دارای بازده کمتر از 40% می‌باشند.
- تقویت کننده‌های کلاس B کارآمدتر از تقویت کننده‌های کلاس A هستند و بازده آنها در حدود 70% است، اما مقادیر زیادی اعوجاج ایجاد می‌کنند.
- در صورت عدم وجود سیگنال ورودی، تقویت کننده‌های کلاس B توان بسیار کمی مصرف می‌کنند.
- با استفاده از پیکربندی «پوش-پول» در مرحله خروجی، می‌توان اعوجاج را تا حد زیادی کاهش داد.
- با این حال، تقویت کننده‌های پوش-پول کلاس B ساده، به دلیل بایاس نقطه قطع، سطح بالایی از اعوجاج گذر از صفر تولید می‌کنند.
- مقاومت‌ها یا دیودهای پیش بایاس باعث از بین رفتن این اعوجاج گذر از صفر می‌شوند.
تقویت کننده‌های توان کلاس B را می‌توان با استفاده از ترانسفورماتور یا ترانزیستورهای مکمل در مرحله خروجی ساخت.
