Amplificateurs accordés

Les types d'amplificateurs dont nous avons discuté jusqu'à présent ne peuvent pas fonctionner efficacement aux fréquences radio, même s'ils sont bons aux fréquences audio. Aussi, le gain de ces amplificateurs est tel qu'il ne variera pas en fonction de la fréquence du signal, sur une large plage. Cela permet également l'amplification du signal sur une gamme de fréquences et ne permet pas la sélection d'une fréquence souhaitée particulière tout en rejetant les autres fréquences.

Ainsi, il existe un besoin pour un circuit qui peut sélectionner et amplifier. Ainsi, un circuit amplificateur avec une sélection, comme un circuit accordé, fait unTuned amplifier.

Qu'est-ce qu'un amplificateur accordé?

Les amplificateurs accordés sont les amplificateurs qui sont utilisés dans le but de tuning. Tuning signifie sélectionner. Parmi un ensemble de fréquences disponibles, s'il se produit un besoin de sélectionner une fréquence particulière, tout en rejetant toutes les autres fréquences, un tel processus est appeléSelection. Cette sélection se fait en utilisant un circuit appeléTuned circuit.

Lorsqu'un circuit amplificateur voit sa charge remplacée par un circuit accordé, un tel amplificateur peut être appelé Tuned amplifier circuit. Le circuit d'amplificateur accordé de base ressemble à l'illustration ci-dessous.

Le circuit tuner n'est rien d'autre qu'un circuit LC qui est également appelé resonant ou tank circuit. Il sélectionne la fréquence. Un circuit accordé est capable d'amplifier un signal sur une bande étroite de fréquences centrées sur la fréquence de résonance.

Lorsque la réactance de l'inducteur équilibre la réactance du condensateur, dans le circuit accordé à une certaine fréquence, une telle fréquence peut être appelée resonant frequency. Il est désigné parfr.

La formule de la résonance est

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

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

Types de circuits accordés

Un circuit accordé peut être un circuit accordé en série (circuit résonnant en série) ou un circuit accordé en parallèle (circuit résonnant en parallèle) selon le type de sa connexion au circuit principal.

Circuit accordé en série

L'inductance et le condensateur connectés en série forment un circuit accordé en série, comme indiqué dans le schéma de circuit suivant.

À fréquence de résonance, un circuit résonnant en série offre une faible impédance qui permet un courant élevé à travers lui. Un circuit résonnant en série offre une impédance de plus en plus élevée aux fréquences éloignées de la fréquence de résonance.

Circuit accordé en parallèle

L'inductance et le condensateur connectés en parallèle forment un circuit accordé en parallèle, comme illustré dans la figure ci-dessous.

À fréquence de résonance, un circuit résonnant parallèle offre une impédance élevée qui ne permet pas à un courant élevé de le traverser. Un circuit résonnant parallèle offre une impédance de plus en plus basse aux fréquences éloignées de la fréquence de résonance.

Caractéristiques d'un circuit accordé en parallèle

La fréquence à laquelle se produit la résonance parallèle (c'est-à-dire que la composante réactive du courant du circuit devient nulle) est appelée fréquence de résonance fr. Les principales caractéristiques d'un circuit accordé sont les suivantes.

Impédance

Le rapport entre la tension d'alimentation et le courant de ligne est l'impédance du circuit accordé. L'impédance offerte par le circuit LC est donnée par

$$ \ frac {Alimentation \: tension} {Équation de ligne} = \ frac {V} {I} $$

À la résonance, le courant de ligne augmente tandis que l'impédance diminue.

La figure ci-dessous représente la courbe d'impédance d'un circuit de résonance parallèle.

L'impédance du circuit diminue pour les valeurs supérieures et inférieures à la fréquence de résonance fr. Par conséquent, la sélection d'une fréquence particulière et le rejet d'autres fréquences est possible.

Pour obtenir une équation de l'impédance du circuit, considérons

Courant de ligne $ I = I_L cos \ phi $

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

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

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

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

Par conséquent, l'impédance du circuit Z r est obtenue comme

$$ Z_R = \ frac {L} {CR} $$

Ainsi, à résonance parallèle, l'impédance du circuit est égale à L / CR.

Courant de circuit

En résonance parallèle, le circuit ou courant de ligne I est donné par la tension appliquée divisée par l'impédance du circuit Z r, c'est-à-dire,

Courant de ligne $ I = \ frac {V} {Z_r} $

Où $ Z_r = \ frac {L} {CR} $

Parce que Z r est très élevé, le courant de ligne I sera très petit.

Facteur de qualité

Pour un circuit de résonance parallèle, la netteté de la courbe de résonance détermine la sélectivité. Plus la résistance de la bobine est petite, plus la courbe de résonance sera nette. Par conséquent, la réactance inductive et la résistance de la bobine déterminent la qualité du circuit accordé.

Le rapport de la réactance inductive de la bobine à la résonance à sa résistance est appelé Quality factor. Il est désigné parQ.

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

Plus la valeur de Q est élevée, plus la courbe de résonance est nette et meilleure sera la sélectivité.

Avantages des amplificateurs accordés

Voici les avantages des amplificateurs accordés.

  • L'utilisation de composants réactifs tels que L et C minimise la perte de puissance, ce qui rend les amplificateurs accordés efficaces.

  • La sélectivité et l'amplification de la fréquence souhaitée sont élevées, en fournissant une impédance plus élevée à la fréquence de résonance.

  • Une alimentation de collecteur plus petite VCC ferait l'affaire, en raison de sa faible résistance dans un circuit accordé en parallèle.

Il est important de se rappeler que ces avantages ne sont pas applicables lorsqu'il y a une charge de collecteur résistive élevée.

Réponse en fréquence de l'amplificateur accordé

Pour qu'un amplificateur soit efficace, son gain doit être élevé. Ce gain de tension dépend de β, de l'impédance d'entrée et de la charge du collecteur. La charge du collecteur dans un amplificateur accordé est un circuit accordé.

Le gain de tension d'un tel amplificateur est donné par

Gain de tension = $ \ frac {\ beta Z_C} {Z_ {in}} $

Où Z C = charge effective du collecteur et Z in = impédance d'entrée de l'amplificateur.

La valeur de Z C dépend de la fréquence de l'amplificateur accordé. Comme Z C est maximum à la fréquence de résonance, le gain de l'amplificateur est maximum à cette fréquence de résonance.

Bande passante

La plage de fréquences à laquelle le gain de tension de l'amplificateur accordé tombe à 70,7% du gain maximum est appelée son Bandwidth.

La gamme de fréquences entre f 1 et f 2 est appelée bande passante de l'amplificateur accordé. La largeur de bande d'un amplificateur accordé dépend du Q du circuit LC, c'est-à-dire de la netteté de la réponse en fréquence. La valeur de Q et la bande passante sont inversement proportionnelles.

La figure ci-dessous détaille la bande passante et la réponse en fréquence de l'amplificateur accordé.

Relation entre Q et bande passante

Le facteur de qualité Q de la bande passante est défini comme le rapport entre la fréquence de résonance et la largeur de bande, c'est-à-dire

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

En général, un circuit pratique a sa valeur Q supérieure à 10.

Dans cette condition, la fréquence de résonance à résonance parallèle est donnée par

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