برچسب فعال - مهندسی میدان و مایکروویو

بهره تقویت کننده ها

تقویت کننده ها قادر هستند که دامنه سیگنال ورودی را افزایش دهند، بنابراین بسیار مفید است که میزان تقویت کنندگی یک تقویت کننده را بر حسب نسبت خروجی به ورودی آن بیان کرد. اصطلاح مورد استفاده برای نسبت خروجی به ورودی یک تقویت کننده بهره یا گین گفته می شود. می دانیم که نسبت گیری از مقادیری با واحدهای یکسان (توان خروجی به توان ورودی، ولتاژ خروجی به ولتاژ ورودی، جریان خروجی به جریان ورودی) سبب می شود که بهره یک مقدار بدون واحد باشد. به صورت ریاضی معمولا بهره را با A نمایش می دهند.

به عنوان مثال اگر یک تقویت کننده یک سیگنال AC با سطح 2V rms دریافت کرده و در خروجی سیگنالی با 30V rms تحویل دهد، در نتیجه بهره ی AC این تقویت کننده برابر با 15 خواهد بود:

در نتیجه اگر ما میزان بهره ی یک تقویت کننده را بدانیم، با داشتن سطح سیگنال ورودی می توانیم سطح سیگنال خروجی را محاسبه کنیم. به عنوان مثال اگر یک تقویت کننده با بهره جریان AC با مقدار 3.5 در اختیار داشته باشیم، با اعمال ورودی 28mA به ورودی در خروجی 98mA خواهیم داشت:

در این دو مثال میزان بهره را محاسبه کرده و تمامی سطوح سیگنال ها بر حسب AC بودند. این انتخاب به عمد انجام شده و نشان دهنده مفهوم مهمی هستند: تقویت کننده های الکترونیکی اغلب بطور متفاوتی نسبت به سیگنال های ورودی AC و DC پاسخ می دهند، و ممکن است آن ها را به گونه های متفاوت تقویت کنند. به بیان دیگر تقویت کننده ها معمولا تغییرات یا نوسانات سیگنال ورودی AC را با نسبت متفاوتی (بهره ی متفاوت) نسبت به سیگنال DC تقویت می کنند. بنابراین اگر محاسبات بهره را انجام می دهید، در ابتدا باید توجه داشته باشید که با چه نوع سیگنال هایی سروکار دارید DC یا AC. بهره ی تقویت کننده های الکتریکی می تواند برای ولتاژ، جریان و یا توان در هر دو حالت DC و AC بیان شود. در زیر یک خلاصه از محاسبات بهره آورده شده است.

اگر چندین تقویت کننده به صورت سری مورد استفاده شده باشد، میزان بهره ی کلی آن ها برابر با حاصلضرب بهره ی تک تک آن ها خواهد بود (بهره در این مقاله بر حسب دسیبل بیان نشده است).

کانال تلگرام

صفحه Linkedin

علی جمعه 5 آذر 1395 ساعت 14:58

0 نظر

تقویت کننده ها

یک مزیت کاربردی قطعات فعال توانایی تقویت کردن شان است. چه قطعه کنترل شده با جریان باشد و چه کنترل شده با ولتاژ، مقدار توان مورد نیاز برای کنترل جریان خروجی بسیار کمتر از توان خروجی ناشی از جریان عبوری از قطعه است. به بیان دیگر یک قطعه فعال فقط دارای ویژگی کنترل الکتریسیته با الکتریسیته نیست، بلکه این قطعه اجازه می دهد که یک مقدار ناچیز از الکتریسیته (ولتاژ یا جریان سیگنال کنترلی) مقدار بسیار بزرگ و زیادی از الکتریسیته (جریان خروجی) را کنترل کند.

به دلیل همین تفاوت در توان کنترل کننده و کنترل شده، تجهیزات و قطعات فعال را می توان برای بدست آوردن توان بسیار زیاد (کنترل شده) با اعمال مقدار بسیار کمتر از توان (کنترل کننده) استفاده کرد. به این رفتار تقویت گفته می شود.

یکی از بنیادی ترین قوانین فیزیک به ما می گوید که انرژی نه تولید و نه نابود می شود. این قانون به قانون پایستگی انرژی معروف بوده و هیچ استثنایی برای آن تا کنون دیده نشده است. اگر این قانون درست است - حجم وسیعی از آزمایشات این نتیجه گیری را پیشنهاد می کنند- بنابراین غیر ممکن است قطعه ای بسازیم که با دریافت مقدار اندکی انرژی در خروجی مقدار بسیار زیادی انرژی تحویل دهد. تمامی ماشین ها، و همین طور مدارات الکترونیکی و الکتریکی، دارای ماکزیمم راندمان 100 درصد هستند. در بهترین حالت توان خروجی با توان ورودی برابر است.

توان خروجی یک ماشین می تواند به اندازه توان ورودی باشد، ولی هرگز نمی تواند از آن بیشتر باشد. حد بالای راندمان 100 درصد است. معمولا، ماشین ها به نزدیکی های این حد هم نمی رسند. و بخش اعظمی از انرژی ورودی را به صورت دما به محیط پیرامون انتقال می دهند.

یک ماشین واقعی بخشی از انرژی ورودی خود را در فرآیند تولید انرژی در خروجی، به صورت دما از دست می دهد.

افراد بسیاری تلاش های نافرجامی برای ساخت و طراحی ماشینی که توان خروجی آن بیشتر از توان ورودی اش باشد، انجام داده اند. این ماشین حرکت دائمی در صورت ساخت نه تنها قانون پایستگی انرژی را نقض می کند بلکه سرمنشا انقلاب عظیمی در تکنولوژی خواهد بود، زیرا این ماشین می تواند توان ورودی خود را تامین کرده و توان بیشتری به صورت رایگان تولید کنند.

یک کلاس از ماشین ها که تقویت کننده نامیده می شوند، می توانند مقدار اندکی از سیگنال ورودی را به توان بسیار بیشتری تبدیل کنند. کلید درک این چگونگی عملکرد تقویت کننده ها، بدون نقض قانون پایستگی انرژی ، در نحوه ی عملکرد آن ها نهفته است.

چون تجهیزات فعال توانایی کنترل توان های بالای الکتریکی با استفاده از یک سیگنال کنترلی با توان اندک را دارند. آن ها را در مدار طوری باید در نظر گرفت که سیگنال ورودی خود را در خروجی با توان بیشتر ایجاد کرده و برای این کار از یک منبع توان خارجی استفاده می کنند. این قطعه با این تعریف می تواند سیگنال با توان اندک ورودی را به سیگنالی با توان بسیار زیادتر تبدیل کند. قانون پایستگی انرژی نقض نمی شود زیرا توان لازم برای انجام این کار از یک منبع توان دیگر گرفته می شود. تقویت کننده ها نه انرژی تولید می کننده و نا آن را از بین می برند، بلکه آن را تقویت می کنند.

یک تقویت کننده سیگنال کوچک ورودی را به سیگنال بزرگتر در خروجی تبدیل می کند، و منبع انرژی این کار یک منبع توان خارجی است. به بیان دیگر یک قطعه فعال با استفاده از قابلیت کنترل جریان، از توان DC منبع خارجی استفاده کرده و سیگنال ورودی را با توانی بسیار بیشتر در خروجی ایجاد می کند. ترانزیستور یا هر قطعه فعال موجود در یک تقویت کننده یک کپی بسیار بزرگتر از سیگنال ورودی با استفاده از توان DC باتری یا هر منبع خارجی تولید می کند. تقویت کننده ها نیز مانند تمامی ماشین های دیگر دارای راندمان هستند. و نهایت راندمان تقویت کننده ها نیز 100 درصد خواهد بود. معمولا تقویت کننده های الکترونیکی دارای کارایی بسیار کمتری از این حد بوده و بخش قابل توجهی از توان را به صورت دما تلف می کنند.

کانال تلگرام

صفحه Linkedin

مدار فعال تقویت کننده مایکروویو

علی پنج‌شنبه 4 آذر 1395 ساعت 20:08

0 نظر

عناصر فعال و غیر فعال (اکتیو و پسیو)

یک قطعه فعال هر نوع از المان های مداری است که قادر به کنترل جریان الکترون ها به صورت الکتریکی باشد (الکتریسیته کنترل شده با الکتریسیته). برای اینکه به یک مدار بتوانیم صفت الکترونیکی را اضافه کنیم باید حداقل شامل یکی از این قطعات باشد. عناصری که قادر به کنترل جریان الکتریکی و شارش الکترون ها به صورت الکتریکی نیستند را عناصر غیر فعال یا پسیو می گوییم. مقاومت ها، خازن ها، سلف ها، ترانسفورمرها و حتی دیودها همگی عناصر غیرفعال (پسیو) مداری هستند. قطعات اکتیو شامل (و نه محدود به) خانواده های تیوب های خلا، ترانزیستورها، یکسوکننده های کنترل شده سیلیکونی (SCR) و تریاک ها می شوند.

تمامی عناصر فعال (اکتیو) جریان الکترونی عبوری از خود را کنترل می کنند. برخی از عناصر فعال از ولتاژ و برخی دیگر از جریان برای کنترل جریان و شارش الکترون ها استفاده می کنند. قطعاتی که از یک ولتاژ استاتیک به عنوان سیگنال کنترلی استفاده می کنند، قطعات کنترل شده با ولتاژ نامیده می شوند. و قطعاتی که از جریان به عنوان سیگنال کنترلی استفاده می کنند، قطعات کنترل شده با جریان نامیده می شوند. به عنوان مثال تیوب های خلا تجهیزات کنترل شده با ولتاژ هستند و ترانزیستورها به هر دو صورت کنترل شده با جریان و ولتاژ وجود دارند. اولین خانواده ترانزیستورها که با موفقیت ساخته شدند، کنترل شده با جریان بودند.

کانال تلگرام

صفحه Linkedin

فعال پسیو مایکروویو میدان

علی پنج‌شنبه 4 آذر 1395 ساعت 19:15

0 نظر