Tuned Amplifiers (Deutsch)

Die bisher diskutierten Verstärkertypen können bei Funkfrequenzen nicht effektiv arbeiten, obwohl sie bei Audiofrequenzen gut sind. Außerdem ist die Verstärkung dieser Verstärker so, dass sie nicht je nach Frequenz des Signals über einen weiten Bereich variiert., Dies ermöglicht die gleichmäßige Verstärkung des Signals über einen Frequenzbereich und erlaubt nicht die Auswahl der gewünschten Frequenz, während die anderen Frequenzen abgelehnt werden.

Es besteht also die Notwendigkeit einer Schaltung, die sowohl auswählen als auch verstärken kann. Also, eine Verstärkerschaltung zusammen mit einer Auswahl, wie eine abgestimmte Schaltung macht einen abgestimmten Verstärker.

Was ist ein abgestimmter Verstärker?

Getunte Verstärker sind die Verstärker, die zum Zwecke der Abstimmung eingesetzt werden. Tuning bedeutet Auswahl., Unter einer Reihe von verfügbaren Frequenzen wird ein solcher Prozess als Auswahl bezeichnet, wenn eine bestimmte Frequenz ausgewählt werden muss, während alle anderen Frequenzen abgelehnt werden. Diese Auswahl erfolgt durch Verwendung einer Schaltung namens as Tuned Circuit.

Wenn eine Verstärkerschaltung ihre Last durch eine abgestimmte Schaltung ersetzt hat, kann ein solcher Verstärker als abgestimmte Verstärkerschaltung bezeichnet werden. Die grundlegende abgestimmte Verstärkerschaltung sieht wie unten gezeigt aus.

Die Tunerschaltung ist nichts anderes als eine LC-Schaltung, die auch als Resonanz-oder Tankschaltung bezeichnet wird. Es wählt die Frequenz aus., Eine abgestimmte Schaltung ist in der Lage, ein Signal über ein schmales Frequenzband zu verstärken, das mit Resonanzfrequenz zentriert ist.

Wenn die Reaktanz des Induktors die Reaktanz des Kondensators in der abgestimmten Schaltung bei einer bestimmten Frequenz ausgleicht, kann eine solche Frequenz als Resonanzfrequenz bezeichnet werden. Es wird mit fr bezeichnet.,

Die Formel für Resonanz lautet

$$2 \pi f_L = \frac{1}{2 \pi f_c}$$

$$f_r = \frac{1}{2 \pi \sqrt{LC}}$$

Arten von abgestimmten Schaltungen

Eine abgestimmte Schaltung kann eine in Serie abgestimmte Schaltung (serielle Resonanzschaltung) oder eine parallel abgestimmte Schaltung (parallele Resonanzschaltung) sein, je nach Art ihrer Verbindung zu die Hauptschaltung.

Serie Abgestimmt Schaltung

Die induktivität und kondensator verbunden in serie machen eine serie abgestimmt schaltung, wie gezeigt in die folgenden schaltplan.,

Bei Resonanzfrequenz bietet eine Reihenresonanzschaltung eine niedrige Impedanz, die einen hohen Strom durch sie ermöglicht. Eine Reihenresonanzschaltung bietet eine zunehmend hohe Impedanz zu den Frequenzen weit weg von der Resonanzfrequenz.

Parallel abgestimmte Schaltung

Die parallel geschaltete Induktivität und der Kondensator bilden eine parallel abgestimmte Schaltung, wie in der folgenden Abbildung gezeigt.

Bei Resonanzfrequenz bietet eine parallele Resonanzschaltung eine hohe Impedanz, die keinen hohen Strom durchlässt., Eine parallele Resonanzschaltung bietet eine zunehmend niedrige Impedanz zu den Frequenzen weit weg von der Resonanzfrequenz.

Eigenschaften einer parallel abgestimmten Schaltung

Die Frequenz, bei der Parallelresonanz auftritt (d. H. reaktive Komponente des Schaltungsstroms wird Null), wird als Resonanzfrequenz fr bezeichnet. Die Hauptmerkmale einer abgestimmten Schaltung sind wie folgt.

Impedanz

Das Verhältnis der Versorgungsspannung zum Leitungsstrom ist die Impedanz der abgestimmten Schaltung., Die von LC circuit angebotene Impedanz ist gegeben durch

$$\frac{Supply \: voltage}{Line equation} = \frac{V}{I}$$

Bei Resonanz steigt der Leitungsstrom an, während die Impedanz abnimmt.

Die folgende Abbildung stellt die Impedanzkurve einer parallelen Resonanzschaltung dar.

Die Impedanz der Schaltung nimmt für die Werte oberhalb und unterhalb der Resonanzfrequenz fr ab. Daher ist die Auswahl einer bestimmten Frequenz und die Ablehnung anderer Frequenzen möglich.,

To obtain an equation for the circuit impedance, let us consider

Line Current $I = I_L cos \phi$

$$\frac{V}{Z_r} = \frac{V}{Z_L} \times \frac{R}{Z_L}$$

$$\frac{1}{Z_r} = \frac{R}{Z_L^2}$$

$$\frac{1}{Z_r} = \frac{R}{L/C} = \frac{C R}{L}$$

Since, $Z_L^2 = \frac{L}{C}$

Therefore, circuit impedance Zr is obtained as

$$Z_R = \frac{L}{C R}$$

Thus at parallel resonance, the circuit impedance is equal to L/CR.,

Schaltungsstrom

Bei Parallelresonanz wird der Stromkreis oder Leitungsstrom I durch die angelegte Spannung dividiert durch die Stromkreisimpedanz Zr gegeben, dh

Leitungsstrom $I = \frac{V}{Z_r}$

Wobei $Z_r = \frac{L}{C R}$

Da Zr ist sehr hoch, der Leitungsstrom I wird sehr klein sein.

Qualitätsfaktor

Bei einem parallelen Resonanzkreis bestimmt die Schärfe der Resonanzkurve die Selektivität. Je kleiner der Widerstand der Spule ist, desto schärfer ist die Resonanzkurve., Daher bestimmen die induktive Reaktanz und der Widerstand der Spule die Qualität der abgestimmten Schaltung.

Das Verhältnis der induktiven Reaktanz der Spule bei Resonanz zu ihrem Widerstand wird als Qualitätsfaktor bezeichnet. Es wird mit Q.

$$Q = \frac{X_L}{R} = \frac{2 \pi f_r L}{R}$$

Je höher der Wert von Q ist, desto schärfer ist die Resonanzkurve und desto besser ist die Selektivität.

Vorteile von getunten Verstärkern

Im Folgenden sind die Vorteile von getunten Verstärkern aufgeführt.,

• Die verwendung von reaktiven komponenten wie L und C, minimiert die verlustleistung, die macht die abgestimmt verstärker effiziente.

• Die Selektivität und Verstärkung der gewünschten Frequenz ist hoch, indem eine höhere Impedanz bei Resonanzfrequenz bereitgestellt wird.

• Eine kleinere Kollektorversorgung VCC würde aufgrund ihres geringen Widerstands in parallel abgestimmter Schaltung ausreichen.

Es ist wichtig zu bedenken, dass diese Vorteile bei hoher Widerstandskollektorlast nicht anwendbar sind.,

Frequenzgang des getunten Verstärkers

Damit ein Verstärker effizient ist, sollte seine Verstärkung hoch sein. Diese Spannungsverstärkung hängt von β, Eingangsimpedanz und Kollektorlast ab. Die Kollektorlast in einem abgestimmten Verstärker ist eine abgestimmte Schaltung.

Die Spannungsverstärkung eines solchen Verstärkers ist gegeben durch

Spannungsverstärkung = $\frac{\beta Z_C}{Z_{in}}$

Wobei ZC = effektive Kollektorlast und Zin = Eingangsimpedanz des Verstärkers ist.

Der Wert von ZC hängt von der Frequenz des getunten Verstärkers ab., Da ZC bei der Resonanzfrequenz maximal ist, ist die Verstärkung des Verstärkers bei dieser Resonanzfrequenz maximal.

Bandbreite

Der Frequenzbereich, bei dem die Spannungsverstärkung des abgestimmten Verstärkers auf 70,7% der maximalen Verstärkung fällt, wird als Bandbreite bezeichnet.

Als Bandbreite des getunten Verstärkers wird der Frequenzbereich zwischen f1 und f2 bezeichnet. Die Bandbreite eines abgestimmten Verstärkers hängt vom Q der LC-Schaltung ab, d.h. von der Schärfe des Frequenzgangs. Der Wert von Q, und die Bandbreite sind Umgekehrt proportional.,

Die folgende Abbildung zeigt die Bandbreite und den Frequenzgang des getunten Verstärkers.

Beziehung zwischen Q und Bandbreite

Der Qualitätsfaktor Q der Bandbreite ist definiert als das Verhältnis von Resonanzfrequenz zu Bandbreite, d.h.

$$Q = \frac{f_r}{BW}$$

Im Allgemeinen hat eine praktische Schaltung ihren Q-Wert größer als 10.,

Unter dieser Bedingung wird die Resonanzfrequenz bei Parallelresonanz durch

$$f_r = \frac{1}{2 \pi \sqrt{LC}}$$