Amplificatore di accoppiamento RC
L'accoppiamento resistenza-capacità è, in breve, accoppiamento RC. Questa è la tecnica di accoppiamento maggiormente utilizzata negli amplificatori.
Costruzione di un amplificatore accoppiato RC a due stadi
I dettagli costruttivi di un circuito amplificatore a transistor accoppiato RC a due stadi sono i seguenti. Il circuito dell'amplificatore a due stadi ha due transistor, collegati in configurazione CE e viene utilizzata un'alimentazione comune V CC . La rete divisore di potenziale R 1 e R 2 e il resistore R e formano la rete di polarizzazione e stabilizzazione. Il condensatore di by-pass dell'emettitore C e offre un percorso a bassa reattanza al segnale.
Il resistore R L viene utilizzato come impedenza di carico. Il condensatore di ingresso C nel presente nella fase iniziale del segnale AC coppie di amplificazione alla base del transistore. Il condensatore C C è il condensatore di accoppiamento che collega due stadi e impedisce l'interferenza CC tra gli stadi e controlla lo spostamento del punto di lavoro. La figura seguente mostra lo schema del circuito dell'amplificatore accoppiato RC.
Funzionamento dell'amplificatore accoppiato RC
Quando un segnale di ingresso AC viene applicato alla base del primo transistor, viene amplificato e appare al carico del collettore R L che viene quindi fatto passare attraverso il condensatore di accoppiamento C C allo stadio successivo. Questo diventa l'ingresso della fase successiva, la cui uscita amplificata appare di nuovo attraverso il suo carico di collettore. In questo modo il segnale viene amplificato nell'azione di fase.
Il punto importante che deve essere notato qui è che il guadagno totale è inferiore al prodotto dei guadagni delle singole fasi. Questo perché quando viene realizzata una seconda fase per seguire la prima, ileffective load resistancedel primo stadio è ridotto a causa dell'effetto di derivazione della resistenza di ingresso del secondo stadio. Quindi, in un amplificatore multistadio, solo il guadagno dell'ultimo stadio rimane invariato.
Poiché qui consideriamo un amplificatore a due stadi, la fase di uscita è la stessa dell'ingresso. Perché l'inversione di fase viene eseguita due volte dal circuito dell'amplificatore configurato CE a due stadi.
Risposta in frequenza dell'amplificatore accoppiato RC
La curva di risposta in frequenza è un grafico che indica la relazione tra guadagno di tensione e funzione della frequenza. La risposta in frequenza di un amplificatore accoppiato RC è come mostrato nel grafico seguente.
Dal grafico sopra, si capisce che la frequenza si spegne o diminuisce per le frequenze inferiori a 50Hz e per le frequenze superiori a 20 KHz. mentre il guadagno di tensione per la gamma di frequenze tra 50Hz e 20 KHz è costante.
Lo sappiamo,
$$ X_C = \ frac {1} {2 \ pi f_c} $$
Significa che la reattanza capacitiva è inversamente proporzionale alla frequenza.
Alle basse frequenze (cioè sotto i 50 Hz)
La reattanza capacitiva è inversamente proporzionale alla frequenza. Alle basse frequenze, la reattanza è piuttosto alta. La reattanza del condensatore di ingresso C in e del condensatore di accoppiamento C C sono così elevate che è consentita solo una piccola parte del segnale di ingresso. La reattanza del condensatore di by-pass dell'emettitore C E è anche molto alta durante le basse frequenze. Quindi non può deviare efficacemente la resistenza dell'emettitore. Con tutti questi fattori, il guadagno di tensione si riduce alle basse frequenze.
Alle alte frequenze (cioè sopra i 20 KHz)
Sempre considerando lo stesso punto, sappiamo che la reattanza capacitiva è bassa alle alte frequenze. Quindi, un condensatore si comporta come un cortocircuito, alle alte frequenze. Di conseguenza, l'effetto di carico della fase successiva aumenta, riducendo il guadagno di tensione. Insieme a questo, al diminuire della capacità del diodo emettitore, aumenta la corrente di base del transistor a causa della quale si riduce il guadagno di corrente (β). Quindi il guadagno di tensione si riduce alle alte frequenze.
Alle frequenze medie (cioè da 50 Hz a 20 KHz)
Il guadagno di tensione dei condensatori viene mantenuto costante in questo intervallo di frequenze, come mostrato in figura. Se la frequenza aumenta, diminuisce la reattanza del condensatore C C che tende ad aumentare il guadagno. Ma questa capacità reattiva inferiore aumenta l'effetto di carico dello stadio successivo in base al quale si ha una riduzione del guadagno.
A causa di questi due fattori, il guadagno viene mantenuto costante.
Vantaggi dell'amplificatore accoppiato RC
I seguenti sono i vantaggi dell'amplificatore accoppiato RC.
La risposta in frequenza dell'amplificatore RC fornisce un guadagno costante su un'ampia gamma di frequenze, quindi più adatta per applicazioni audio.
Il circuito è semplice e ha un costo inferiore perché impiega resistenze e condensatori economici.
Diventa più compatto con la tecnologia di aggiornamento.
Svantaggi dell'amplificatore accoppiato RC
I seguenti sono gli svantaggi dell'amplificatore accoppiato RC.
La tensione e il guadagno di potenza sono bassi a causa dell'effettiva resistenza di carico.
Diventano rumorosi con l'età.
A causa della scarsa corrispondenza dell'impedenza, il trasferimento di potenza sarà basso.
Applicazioni dell'amplificatore accoppiato RC
Le seguenti sono le applicazioni dell'amplificatore accoppiato RC.
Hanno un'eccellente fedeltà audio su un'ampia gamma di frequenze.
Ampiamente usato come amplificatori di tensione
A causa dello scarso adattamento dell'impedenza, l'accoppiamento RC viene utilizzato raramente nelle fasi finali.