3. Amplificator etajat

Acasă » Aplicaţii practice » 05 - Circuite cu dispozitive semiconductoare discrete (2)

Scopul experimentului

Realizarea unui amplificator etajat, în conexiune emitor-comun, cuplat direct; efectul reacţiei negative într-un circuit de amplificare.

Materiale necesare

Trei tranzistori NPN, model 2N2222 sau 2N3403; două baterii de 6 V; un potenţiometru liniar de kΩ cu o singură înfăşurare; un rezistor de 1 MΩ; trei rezistori de 100 kΩ; trei rezistori de 10 kΩ.

Circuitul final arată astfel:

Realizarea amplificatorului etajat

Prin conectarea celor trei amplificatoare emitor-comun - colectorul tranzistorului precedent conectat la baza (rezistor) tranzistorului următor - amplificările în tensiune ale fiecărui etaj contribuie la amplificarea în tensiune finală, mai mare decât a oricărui etaj luat în parte. Construiţi acest circuit fără rezistorul de reacţie de 1 MΩ, pentru început. Observaţi valoarea mare a amplificării un tensiune. Mai mult ca sigur că nu veţi putea găsi o poziţie adecvată a potenţiometrului astfel încât tensiunea de ieşire să fie stabilă (să nu fie saturată sau zero), datorită amplificării în tensiune foarte mari.

Chiar dacă nu puteţi ajusta tensiunea de intrare pentru a stabiliza tensiunea de ieşire în zona activă de funcţionare a ultimului tranzistor, puteţi observa totuşi că relaţia de ieşire-intrare este inversoare. Cu alte cuvinte, ieşirea este mare atunci când intrarea este mică şi invers. Din moment ce fiecare etaj emitor-comun este inversor, ieşirea unui număr par de astfel de etaje este ne-inversoare, iar ieşirea unui număr impar este inversoare. Puteţi verifica aceste relaţii prin măsurarea tensiunii colector-masă pe fiecare tranzistor, modificând poziţia potenţiometrului şi observând comportamentul tensiunii: creşte sau descreşte atunci când tensiune de intrare creşte?

Conectaţi rezistorul de reacţie de 1 MΩ în circuit, cuplând astfel colectorul ultimului tranzistor la baza primului. Datorită faptului că răspunsul acestui amplificator etajat este inversor, semnalul de reacţie prin intermediul rezistorului de 1 MΩ este negativ. Acest semnal de reacţie va stabiliza răspunsul amplificatorului şi va minimiza amplificarea în tensiune a acestuia. Puteţi de asemenea relua măsurătorile de tensiune realizate în secţiunea precedentă, calculând valorile amplificării în tensiune.

Experimentaţi cu diferite valori ale rezistenţei de reacţie. Ce efecte credeţi că are o descreştere a rezistenţei de reacţie asupra amplificării în tensiune? Dar o creştere a acesteia?

Avantajul reacţiei negative

Un mare avantaj al utilizării reacţiei negative pentru „îmblânzirea” unui circuit cu amplificare extrem de mare, este că valoarea amplificării va depinde mult mai mult de valorile rezistorilor şi mult mai puţin de caracteristicile de funcţionare ale tranzistorilor din circuit. Acest lucru este de dorit, deoarece realizarea rezistorilor cu valori exacte este mult mai uşoară decât realizarea tranzistorilor „exacţi”. Prin urmare, este mai uşor să construim un amplificator cu o amplificare previzibilă prin realizarea unei reţele de tranzistori cu o amplificare arbitrar de mare, modificând apoi amplificarea prin utilizarea reacţiei negative. Exact acelaşi principiu este folosit şi în cazul circuitelor cu amplificatoare operaţionale.

Circuitul prezentat mai sus este puţin simplificat faţă de modelele întâlnite în practică. O astfel de configuraţie, fără rezistori emitor-masă, este rar întâlnită. De asemenea, dacă circuitul se foloseşte pentru semnale de curent alternativ, cuplajul dintre etaje se realizează prin intermediul condensatorilor (cuplaj capacitiv). Pentru o polarizare corectă a fiecărui etaj, se folosesc la intrare etaje divizoare de tensiune. Circuitele de amplificare de radio-frecvenţă sunt adesea cuplate prin intermediul transformatoarelor, condensatoarele fiind cuplate în paralel cu înfăşurările transformatoarelor pentru rezonanţă.