2.4 Ενισχυτές με ανασύζευξη ρεύματος
Αν θεωρήσουμε ότι στο κύκλωμα του Σχ.2.1 τα σήματα είναι ρεύματα (και οχι τάσεις) τότε το κύκλωμα αυτό παριστάνει ενισχυτή με ανασύζευξη ρεύματος, όπως δείχνει το Σχ.2.5. Για να έχουμε αρνητική ανασύζευξη ρεύματος, θα πρέπει το ρεύμα ανασύζευξης If που επιστρέφει από την έξοδο στην είσοδο να αφαιρείται από το ρεύμα εισόδου Ii (δηλ. να έχει διαφορά φάσης 180ο ως προς αυτό). Αυτό εικονίζεται στο Σχήμα 2.5.
2.4.1 Απολαβή Ρεύματος με Ανασύζευξη
Όπως παρατηρουμε, το ρεύμα εξόδου Iο τροφοδοτεί, τόσο την αντίσταση φόρτου RL όσο και το κύκλωμα ανασύζευξης.
Ορίζουμε ως συντελεστή η λόγο ανασύζευξης ρεύματος ,i του κυκλώματος (η δικτυώματος) ανασύζευξης το λόγο:
Από τη σχέση αυτή και το, Σχ.2.5, προκύπτει, ότι όταν το ρεύμα εξόδου I0 διέρχεται μέσα από το κυκλωμα ανασυζευξης, τότε το μέρος αυτου που φθάνει στην είσοδο του ενισχυτή είναι:
Το ρεύμα αυτό, If , ονομάζεται ρεύμα ανασύζευξης. Ορίζουμε ως απολαβή ρεύματος Ai του ενισχυτή χωρίς ανασυζευξη, με βραχυκυκλωμένη την έξοδο το λόγο:
Με ανάλογο τρόπο ορίζουμε και την απολαβή ρεύματος Aif του ενισχυτή με ανασύζευξη και βραχυκυκλωμένη την έξοδο:
Αποδεικνύεται ότι:
Η εξίσωση αυτή συνδέει την απολαβή ρεύματος με ανασύζευξη, με βραχυκυκλωμένη την έξοδο, με την απολαβή ρεύματος χωρίς ανασύζευξη με βραχυκυκλωμένη την έξοδο.
Επειδή στην πράξη ισχύει συνήθως βi Ai >>1, μπορούμε να παραλείψουμε τη μονάδα στον παρονομαστή της Εξ.(2.4.5) και να έχουμε την προσέγγιση:
Η Εξ.(2.4.6) είναι πολύ βασική, καθόσον εκφράζει το γεγονός ότι η απολαβή ρεύματος με ανασύζευξη με βραχυκυκλωμένη έξοδο μπορεί να γίνει ανεξάρτητη από τις παραμέτρους
του ενισχυτή και να εξαρτάται μόνο από τα στοιχεία του κυκλώματος ανασύζευξης.
2.4.2 Αντίσταση Εισόδου
Η αντίσταση εισόδου του ενισχυτή με ανασυζευξη ορίζεται από το λόγο της τάσης του σήματος εισόδου Vs προς το αντίστοιχο ρευμα του σήματος εισόδου Is, δηλαδή:
Αποδεικνύεται ότι η αντίσταση εισόδου με αρνητική ανασύζευξη δίνεται από τη σχέση:
Επειδή συνήθως 1 + βi Ai >> 1, η αντίσταση εισόδου του ενισχυτή με αρνητική ανασύζευξη είναι πολύ μικρότερη από την αντίσταση εισόδου του ενισχυτή χωρίς ανασύζευξη. Δηλαδή η αρνητική ανασύζευξη ρεύματος μπορεί να υποβιβάσει κατά πολυ την αντίσταση εισόδου του ενισχυτή.
2.4.3 Αντίσταση Εξόδου
Η αντίσταση εξόδου του ενισχυτή με ανασυζευξη ορίζεται από το λόγο της τάσης εξόδου (ανοιχτής) προς το ρευμα εξόδου (υπό βραχυκυκλωση). Αποδεικνυεται σχετικά ότι ισχύει η εξίσωση:
Από την εξίσωση αυτή, συμπεραίνουμε ότι ο ενισχυτής με αρνητική ανασύζευξη εχει την αντίσταση εξόδου του αυξημένη κατά τον παράγοντα (1 +βiΑi), συγκριτικά με τον ενισχυτή χωρίς ανασύζευξη.
2.4.4 Ισοδύναμο Κύκλωμα
Το Σχήμα 2.6 δείχνει το ισοδύναμο κύκλωμα του ενισχυτή με ανασύζευξη ρεύματος. Όπως βλέπουμε, η έξοδος του αποτελείται από μια γεννήτρια/πηγή ρεύματος μαζί με την αντίσταση εξόδου με ανασύζευξη, ενώ η είσοδος αποτελείται από την αντίσταση εισόδου με ανασύζευξη.
Παράδειγμα 2-2
Το Σχ.2.7 παριστάνει έναν πρακτικό ενισχυτή με ανασύζευξη ρεύματος. Οι παράμετροι του ενισχυτή χωρίς ανασύζευξη είναι: Αi = 800, Ri = 1 KΩ και Rο = 10 KΩ. Το κύκλωμα ανασύζευξης έχει τα εξής στοιχεία R8 = 220 Ω και R9 = 4.7 ΚΩ
Παρατηρούμε ότι η προσέγγιση που έγινε στην Εξ.(2.4.6) για την απολαβή ρεύματος είναι αρκετά καλή για την παρούσα περίπτωση, γιατί εδώ το βiΑi είναι μεγαλυτερο από δέκα.
Πράγματι, η τιμή Aif = 21.8 και η προσεγγιστική Aif ~= 1 / βi ~= 1 / 0.045 ~=22.2 διαφερουν ελάχιστα.
Στο παράδειγμα αυτό παρατηρουμε επίσης ότι η απολαβή ρευματος
είναι ανεξάρτητη απο τις παραμέτρους του ενισχυτή χωρίς ανασυζευξη, άρα των τρανζίστορ, και εξαρτάται μόνο από τις αντιστάσεις R8 και R9, δηλαδή μόνο από το κύκλωμα ανασύζευξης.
Γενικά, όταν υπολογίζουμε τις παραμέτρους ενός ενισχυτή με ανασυζευξη, θα πρέπει να είμαστε προσεκτικοί. Έτσι, για να υπολογίσουμε τις παραμέτρους εισόδου, θα πρέπει το ρεύμα εξόδου να είναι μηδέν. Δηλαδή, το κυκλωμα στο δευτερο εκπομπό (του δευτερου τρανζίστορ) του Σχ.2.7 θα πρέπει να θεωρηθεί ανοικτό.
Αντίστοιχα, για να υπολογίσουμε τις παραμέτρους εξόδου, θα πρέπει το ρεύμα, εισόδου να. είναι μηδέν. Δηλαδή, το κυκλωμα στην πρώτη βάση (του πρώτου τρανζίστορ) πρέπει να θεωρηθεί ανοικτό. Με τον τρόπο αυτό, περιορίζεται η επίδραση του κυκλώματος ανασυζευξης. Συγχρόνως, όμως, στον υπολογισμό λαμβάνονται υπόψη τα στοιχεία που συνθέτουν το κυκλωμα αυτό.
