Zosilňovače: definícia, rozdelenie, parametre a tranzistorové zapojenia

1. Definícia zosilňovača

• Elektronické zariadenie
• Vstupný signál s malým výkonom riadi prenos energie zo zdroja do záťaže
• Zdvojbránový (zväčšujúci) vstupný signál
• Aktívny nelineárny štvorpól so zosilňovacím prvkom a pomocnými obvodmi
• Nastavenie a stabilizácia pracovného bodu a záťaže

Využitie: vysielacia a prijímacia technika, elektroakustika, meracie prístroje, riadiaca a regulačná technika.

2. Rozdelenie zosilňovačov

• Podľa veľkosti vstupného signálu: predzosilňovače (zosilňujú malé signály), koncové (výkonové) – veľký výkon, vysoká účinnosť, malé skreslenie
• Podľa frekvencie: nízkofrekvenčné (20 Hz – 20 kHz), vysokofrekvenčné (nad 20 kHz), jednosmerné (frekvencia od nuly po stovky kHz)
• Podľa prvku: elektrónkové, tranzistorové, integrované
• Podľa činnosti: jednočinné – jeden prvok, dvojčinné – dva prvky v jednom stupni
• Podľa použitia: zosilňovače prúdu, zosilňovače napätia, zosilňovače výkonu
• Podľa zapojenia tranzistora: spoločný emitor, spoločný kolektor, spoločná báza
• Podľa počtu stupňov: jednostupňové, dvojstupňové, viacstupňové

3. Parametre zosilňovačov

• Zosilnenie: napäťové A_u = U₂/U₁, prúdové A_i = I₂/I₁, výkonové A_p = P₂/P₁
• Pásmo priepustnosti: medzi dolnou a hornou hraničnou frekvenciou (pokles asi 30 %)
• Vstupná impedancia: Z_vst = U₁/I₁
• Výstupná impedancia: Z_výst = U₂/I₂
• Účinnosť: η = (P₂/P₀) × 100 %
• Výstupný výkon: P₂ = U₂² / R_z

4. Skreslenie

• Nelineárne: harmonické – zmena tvaru kvôli nelineárnym prvkom; intermodulačné – pri viacerých frekvenciách, rušivejšie
• Lineárne: útlmové (závislosť A_u od frekvencie), fázové (rozdiel fáz medzi vstupom a výstupom), prechodové (skokové zmeny pri veľkej amplitúde)

5. Spätná väzba

• Kladná SV: zvyšuje zosilnenie, znižuje stabilitu (kmitanie)
• Záporná SV: znižuje zosilnenie, zlepšuje vlastnosti (najčastejšia)
• Vzťah: A' = A / (1 ± βA); βA > 0 kladná SV; βA < 0 záporná SV; β = 0 SV neexistuje

6. Základné tranzistorové zosilňovače

• Spoločný emitor: najpoužívanejší, veľké zosilnenie napätia aj prúdu, posun realizovaný deličom R1 a R2, výstupná striedavá zložka má fázový posun 180°
• Spoločný kolektor: koncový stupeň, napäťové zosilnenie < 1, veľká vstupná impedancia, malá výstupná impedancia, vhodný k malému odporu záťaže
• Spoločná báza: vysokofrekvenčné a spínacie obvody, zosilňuje napätie, prúdový zisk malý

7. Vlastnosti SE / SC / SB

• SE: veľké napäťové zosilnenie, veľké prúdové zosilnenie, veľká účinnosť, vysoká vstupná impedancia
• SC: malé napäťové zosilnenie, veľké prúdové zosilnenie, veľmi veľká vstupná impedancia, malá výstupná impedancia
• SB: veľké napäťové zosilnenie, prúdové zosilnenie < 1, nízka vstupná impedancia, vysoká výstupná impedancia