Zagadnienia podstawowe - wzmacniacze z sprzężeniem prądowym
Idealny wzmacniacz z sprzężeniem prądowym charakteryzuje się zerową impedancją wejściową. Układ zachowuje się jak zwarcie pomiędzy pinami wejściowymi, ponieważ sygnałem sprzężenia jest prąd. Dla kontrastu - w wzmacniaczach z sprzężeniem napięciowym impedancja ta jest nieskończona, gdyż sygnałem sprzężenia jest napięcie. Układ CFA wyczuwa prąd błędu płynący w jego wyjściach i generuje napięcie wyjściowe równe Z razy prąd wejściowy gdzie Z to transimpedancyjne wzmocnienie układu. Kierunek przepływu prądu błędu jest zdefiniowany aby pojawiło się ujemne sprzężenie zwrotne. Podobnie jak wzmocnienie napięciowe A w układzie z napięciowym sprzężenie zwrotnym wzmocnienie Z dochodzi do nieskończoności w idealnym układzie. Poniższy schemat pokazuje jak zaaplikować idealny wzmacniacz CFA skonfigurowany jako wzmacniacz transimpedancyjny (TIA) aby przetwarzać prąd z idealnego źródła prądowego na napięcie.
Wzmocnienie z zamkniętej pętli sprzężenia zwrotnego da się opisać wzorem:
Równanie pierwsze pokazuje że gdy Z dąży do nieskończoności gdy wzmocnienie TIA dochodzi do idealnej wartości Rf. Gdy Z dochodzi do nieskończoności spada także prąd błędu ie i dąży do zera i cały prąd wejściowy płynie przez opornik Rf. Wzmocnienie w takim układzie jest takie jak pokazano w równaniu pierwszym. Niestety idealne wzmacniacze CFA nie istnieją, więc w praktycznych sytuacjach trzeba posiłkować się dodatkowymi układami, np. dodając bufor o wzmocnieniu jednostkowym pomiędzy wejściami. Zwierciadło prądowe odwraca prąd błędu do pinu o wysokiej impedancji gdzie jest przetwarzane na napięcie, buforowane i przesyłane na wyjście układu, tak jak pokazano to na poniższym schemacie.
Tak długo jak opornik Ro na powyższym obrazku posiada zerowy opór tak długo wzór 1 pozostaje prawdziwy i dobrze opisuje wzmocnienie. Gdy Ro > 0 wzmocnienie układu opisywane będzie wzorem:
Źródła:
http://www.analog.com/library/analogdialogue/archives/47-07/current_feedback.html
Idealny wzmacniacz z sprzężeniem prądowym charakteryzuje się zerową impedancją wejściową. Układ zachowuje się jak zwarcie pomiędzy pinami wejściowymi, ponieważ sygnałem sprzężenia jest prąd. Dla kontrastu - w wzmacniaczach z sprzężeniem napięciowym impedancja ta jest nieskończona, gdyż sygnałem sprzężenia jest napięcie. Układ CFA wyczuwa prąd błędu płynący w jego wyjściach i generuje napięcie wyjściowe równe Z razy prąd wejściowy gdzie Z to transimpedancyjne wzmocnienie układu. Kierunek przepływu prądu błędu jest zdefiniowany aby pojawiło się ujemne sprzężenie zwrotne. Podobnie jak wzmocnienie napięciowe A w układzie z napięciowym sprzężenie zwrotnym wzmocnienie Z dochodzi do nieskończoności w idealnym układzie. Poniższy schemat pokazuje jak zaaplikować idealny wzmacniacz CFA skonfigurowany jako wzmacniacz transimpedancyjny (TIA) aby przetwarzać prąd z idealnego źródła prądowego na napięcie.
Wzmocnienie z zamkniętej pętli sprzężenia zwrotnego da się opisać wzorem:
Równanie pierwsze pokazuje że gdy Z dąży do nieskończoności gdy wzmocnienie TIA dochodzi do idealnej wartości Rf. Gdy Z dochodzi do nieskończoności spada także prąd błędu ie i dąży do zera i cały prąd wejściowy płynie przez opornik Rf. Wzmocnienie w takim układzie jest takie jak pokazano w równaniu pierwszym. Niestety idealne wzmacniacze CFA nie istnieją, więc w praktycznych sytuacjach trzeba posiłkować się dodatkowymi układami, np. dodając bufor o wzmocnieniu jednostkowym pomiędzy wejściami. Zwierciadło prądowe odwraca prąd błędu do pinu o wysokiej impedancji gdzie jest przetwarzane na napięcie, buforowane i przesyłane na wyjście układu, tak jak pokazano to na poniższym schemacie.
Tak długo jak opornik Ro na powyższym obrazku posiada zerowy opór tak długo wzór 1 pozostaje prawdziwy i dobrze opisuje wzmocnienie. Gdy Ro > 0 wzmocnienie układu opisywane będzie wzorem:
Źródła:
http://www.analog.com/library/analogdialogue/archives/47-07/current_feedback.html
Fajne? Ranking DIY