Вишестепени појачавач

Вишестепени појачавач производи веће појачање путем употребе више појачавачких степена. На улазу првог појачавачког степена је доводи се сигнал који треба појачати, на његов излаз је везан улаз другог, на излаз другог везан улаз трећег итд. На излаз последњег појачавача везан је потрошач. Овакав начин везивања назива се каскадни.

Вишестепени појачавач

Особине идеалних и реалних вишестепених појачавача:

• Појачање
• Фреквенцијска карактеристика

Бољи појачавачи су они који су сличнији идеалним а то значи:

• веће појачање
• оптимална улазна отпорност
• оптимална излазна отпорност
• боље фреквенцијске карактеристике

За напонске појачаваче то значи:

• Веће појачање напона
• Улазна отпорност већа
• Излазна отпорност мања

Један појачавачки степен обично није довољан да би се постигло жељено појачање од генератора до потрошача. Веће појачање може да се постигне спрегом више основних појачавачких степена.

Вишестепени појачавачи имају пропусни опсег који је мањи или једнак најмањем пропусном опсегу појединачних степена.

Вишестепени појачавач

Вишестепени појачавач производи веће појачање путем употребе више појачавачких степена. За први степен везује се побудни генератор чија је унутрашња отпорност Рг. За излаз последњег степена везује се потрошач Рп. Везују се за исти напон напајања.

Идеално би било да се DC радна тачка сваког степена поставља независно за сваки степен посебно. Ово имплицира да су поједини степени међусобно раздвојени за једносмерне сигнале. Тако да мора постојати спрега за наизмјеничне сигнале.

Врсте спрега:

• Капацитивна
• Индуктивна
• Трансформаторска
• Директна

А за наизмјеничне сигнале:

Спрезање појачавачких степени у вишестепени појачавач треба обавити тако да прије и после спрезања једносмјерни режим рада сваког степена остане непромијењен. Спрезање се може обавити са спрежним кондезаторима велике капацитивности C, а вишестепени појачавачи са спрежним кондезаторима се зову РЦ појачавачи. Елемент у интегрисаној техници не може бити кондезатор, већ се прави преко кола за помјерање нивоа. Идеално коло за спрегу не слаби наизмјеничне, а блокира једносмерне сигнале. Струјно појачање је такође мање јер се излазна струја дијели на струју кроз улазну отпорност Рг и отпорност појачавача.

Појачање

Нека је појачање првог појачавачког степена Au1, другог Au2, трећег Au3, итд. Улазни напон U1 сигнал појачан је првим појачавачким степеном на чијем излазу се добија.

U2=Au1*U1

Напон U2 појачава други појачавачки степен па се добије напон

U3=Au2*U2=Au1*Au2*U1

Напон U3 се појачава трећим појачавачким степеном на чијем излазу се добија напон

U4=Au3*U3=Au1*Au2*Au3*U1

Из претходне једначине се види да је напонско појачање вишестепеног појачавача једнако производу појединачних напонских појачања свих појачавачких степена.

Au=Au1*Au2*Au3

Када има више појачавачких степена општи облик укупног појачања је:

Au=Au1*Au2*Au3...

Реални вичестепени појачавачи

Појачање појединих степена није једнако појачању неоптерећених појачавача! Сваки претходни степен оптерећен је улазном отпорношћу наредног. Сваки наредни степен побуђује се преко излазне отпорности претходног.

За наизмјенични сигнал, м-степен у појачавачком ланцу окарактерисан је појачањем Ам(напонским/струјним), улазном отпорношћу Рум и излазном отпорношћу Рим. Укупно појачање за напонски:

Ам=Виз/Вул => Ау=Виз(к)/Вул(к)=Ак*Ак-1*Ак-2...А2*А1*Рул/Рул+Рг

Док је Рг додата улазна отпорност.

Пример

Пример каскадне везе два појачавач

Пример каскадне везе два појачавача приказан је на слици. Са излаза првог појачавачког степена напон се даље води на улаз следећег преко кондензатора Cs2.

Излаз првог појачавачког степена се не може директно прикључити на улаз следећег, јер је једносмјерни напон на колектору првог степена знатно виши од једносмјерног напона на улазу другог. Кроз кондензатор не може да тече једносмјерна струја док наизмјенична може. Због тога се постављањем кондензатора за спрегу Cs2, једносмјерни напони на колектору првог степена I бази следећег се одвајају, док су наизмјенични спојени. На овај начин је улазна отпорност другог појачавачког степена паралелно везана колекторској отпорности Рц1 првог степена и то само за наизмјеничну струју.

На слици се види да је паралелно колекторској отпорности прикључена улазна отпорност следећег степена. То значи да је отпорност оптерећење првог појачавачког степена једнака паралелној вези Rc првог степена и Rul другог:

Rc”=(Rc*Rul)/(Rc+Rul)

Ова отпорност је нижа на одпорности Rc па је напонско појачање такође мање:

Au=-(h21*Rc”)/h11e

Струјно појачање је такође мање јер се излазна струја дијели на струју кроз отпорност Rc и отпорност појачавача.

Појачање при ВФ

• ВФ(високе фреквенције) омогућава примјену фреквенцијског мулиплексирања канала
• Гранична фреквенција дефинисана је са:

А(w)=К*А0/(1+јWу/Wув)^к=К*А0/сqрт(2)

Укупно појачање расте са к-тим степеном!

Укупни пропусни опсег се сужава-смањује!

Укупни пропусни опсег мањи је од најужег појединачног појачавача пропусног опсега. Поједини појачавачки степени могу бити употребљени за прилагођење (напонско или струјно) са генератором и/или потрошачем између којих треба да се надје основни појачавач чија је главна намјена појачање напона. Степен са заједничким емитором/сорсом има задатак да обезбиједи потребно напонско појачање, док се степен са заједничком базом/гејтом користи за струјно а са заједничким колектором/дреином за напонско прилагођење.

Литература

• https://web.archive.org/web/20160305214305/http://starisajt.elfak.ni.ac.rs/phptest/new/html/Studije/predavanja-literatura/Osnovi-elektronike/07.%20Diferencijalni%20i%20Vi%C5%A1estepeni%20pojacavaci(11).pdf
• https://web.archive.org/web/20160305031732/http://tnt.etf.rs/~oe2oe/Osnovi_elektronike_2007/10-visestepeni%20pojacavaci-jan07.pdf
• Багарић, I. (1996). „Метрологија електричних величина“. Београд. 
• С. Седра, Адел; Смитх, Кеннетх C. (2004). „Мицроелецтрониц цирцуитс“. 
• Станковић, С.; Р. Лаковић (1999). „Електроника“. 
• Живковић, D.; Поповић M. (1992). „Импулсна и дигитална електроника“. Београд.