Edellinenseuraava   Vahvistus
Jännitevahvistin - käsittely yksinkertaisen mallin avulla

Tarkastellaan seuraavaksi vahvistinta piiriteorian avulla. Jännitevahvistuksella yleisesti tarkoitetaan vahvistimen kykyä vahvistaa tulevaa jännitettä jollakin tietyllä kertoimella. Jännitevahvistus ilmoitetaan yleensä dimensiottomana kertoimena (merkitään esim. Au = 100) tai desibeleissä (esim Au = 40dB).

Kuvan periaatteellisella jännitevahvistinmallilla voidaan kuvata tavanomaisen käytännön jännitevahvistimen ominaisuuksia. Malli on saatu aikaiseksi yksinkertaistamalla monimutkainen kytketä aiemmin sivuttujen piirinpyörityssääntöjen avulla. Periaatteessa kaikki vahvistimet voidaan yksinkertaistaa alla kuvattuun muotoon laskelmien helpottamiseksi (esim. laskettaessa jännite- ja tehovahvistus, hyötysuhde, ...)

Malli koostuu ”ulkoapäin katsottuna” tulosta (vasemmalla), johon vahvistettava jännite ui syötetään, sekä lähdöstä, josta vahvistettu jännitesignaali saadaan ulos.

Vahvistinmallin sisällä (katkoviiva) on tulopuolella tuloresistanssi / tuloimpedanssi Ri (input resistance, input impedance), sekä lähtöpuolella lähtöresistanssi / impedanssi Ro .


Jännitevahvistimen yksinkertaistettu toimintamalli, jota käytetään vahvistimen toiminnan analysointiin ja laskuihin.

Vahvistimen varsinaisen sielunelämän toimintaa kuvaa mallissa ideaalinen ohjattava jännitelähde. Jännitelähteestä saadaan jännite, joka on tulojännite ui kerrottuna vahvistimesta riippuvalla jännitevahvistuksella, tässä merkitty Auo. Jos esimerkiksi tuloon syötetään 1V:n jännite ja jännitevahvistus Auo on 10, tuottaa vahvistinmallin sisäinen jännitegeneraattori kymmenkertaiseksi vahvistetun jännitteen eli 10V.

(Huom.! Joskus järjestelmistä, kuten vahvistin, puhuttaessa käytetään termejä sisäänmeno ja ulostulo. Suositeltavampaa on käyttää kuitenkin termejä tulo ja lähtö.)


Kuorma ja syöttävä lähde

Vahvistimella yksistään ei ole juuri käyttöä, vaan vahvistimeen tuloon täytyy liittää signaalilähde ja lähtöön kuormitus. Koko vahvistinkytkennän jännitevahvistukseen vaikuttavat myös vahvistimeen kytkettävät piiriosat, eli sekä syöttävä lähde (esim. mikrofoni, lämpötila-anturi,…) että lähtöön vahvistimen kuormitukseksi liitettävä piiri (esim. kaiutin, näyttölaite,…). Tällöin koko jännitevahvistinta kuvaava malli täydentyy syöttävän puolen ja lähtöpuolen malleilla, joista tyypillinen esimerkki seuraavassa kuvassa. Tästä lisää myöhemmin esimerkissä ja kuormituksesta puhuttaessa. Huomaa kuitenkin käsittelyn ja piirin yksinkertaisuus, ja vertaa piirin monimutkaisuutta esimerkkiimme pariston lähtöresistanssin määrittämisestä.


Vahvistinmalli, johon on liitetty syöttävä piiri (us ja Rs) sekä kuormitus (RL). Vahvistimen tulopuolella (vas.) on mallinnettu syöttävä lähde (esimerkiksi mikrofoni) Thevéninin ekvivalenttisella piirillä (=ideaalinen lähde + lähtöresistanssi). Seuraavana piirissä on katkoviivoituksella erotettu jännitevahvistinmalli. Viimeisenä kytkennässä on kuormitus RL, joka on taas yksinkertaistettu malli (tässä resistanssi) esimerkiksi kaiuttimesta.
 
Edellinenseuraava
© Mikko Kuisma, Satu Leinonen