این مثال یک مدار تقویت کننده صوتی کم نویز را نمایش میدهد. این مدار بهطور معمول در کاربردهایی که نویز ورودی باید بهخوبی کنترل شود، مانند تجهیزات صوتی حرفهای یا سیستمهای ارتباطی، استفاده میشود. مقاومت R2 در این مدار بهعنوان بازخورد منفی عمل کرده و به پایداری کلی تقویت کننده کمک میکند. این بازخورد باعث میشود که ضریب تقویت مدار مستقل از ضریب انتقال جریان ترانزیستور (open-loop forward transfer gain) باشد.
ضریب تقویت کلی این مدار تقریباً با استفاده از رابطه زیر تعیین میشود:
(R1 + R2) / R1 = 101
نتایج شبیهسازی نشان میدهد که مدار چند ثانیه زمان میبرد تا به حالت کاری پایدار خود برسد. در ابتدا، خروجی ممکن است محدود شده (clipped) باشد که ناشی از عدم تطبیق اولیه مدار با شرایط پایدار است. ورودی u و خروجی y در این مدل برای پشتیبانی از خطیسازی (linearization) اضافه شدهاند.
کاربرد مدل برای پاسخ فرکانسی
این مدل میتواند برای بهدست آوردن پاسخ فرکانسی سیستم استفاده شود. برای این منظور، گزینه “Start simulation from steady state” در بلوک Solver Configuration باید فعال باشد تا مدل در حوالی نقطه کاری نامیال (nominal operating point) خطیسازی شود. دستور MATLAB® linmod میتواند برای خطیسازی مدل استفاده شود.
اگر از نرمافزار Simulink Control Design استفاده میکنید، مدل ee_amp_low_noise را باز کنید. سپس در تب Apps، در بخش Control Systems، روی Model Linearizer کلیک کنید. در Model Linearizer، در تب Linear Analysis، در بخش Linearize، روی Bode کلیک کنید. نقاط خطیسازی با کلیک راست روی یک خط در Simulink و انتخاب Linearization Points تعیین میشوند.
نتایج شبیهسازی از لگگیری Simscape
این نمودار ولتاژ تقویت کننده و خازن را نمایش میدهد. ضریب تقویت تقریباً 100 است. برای مقایسه بهتر، زیرنویس تقویت کننده فقط آخرین 10 دوره شبیهسازی را نشان میدهد. به دلیل شارژ شدن خازنها، مدار چند ثانیه زمان میبرد تا به حالت کاری پایدار خود برسد که در زیرنویس خازن بهخوبی مشاهده میشود.
پاسخ فرکانسی
پاسخ فرکانسی مدار نشاندهنده رفتار سیستم در مقابل محدوده گستردهای از فرکانسها است. این پاسخ به مهندسین کمک میکند تا مشخص کنند که مدار چگونه به سیگنالهای مختلف فرکانسی پاسخ میدهد و آیا نویز در فرکانسهای خاصی وجود دارد یا خیر.
همه چیز، یکجا، آماده دانلود!
لینک دانلود ویژه اعضا سایت
چه تفاوتی بین تقویت کنندههای کلی و تقویت کنندههای کم نویز وجود دارد؟
تقویت کنندههای کلی ممکن است نویز را بهخوبی کنترل نکنند، در حالی که تقویت کنندههای کم نویز بهخوبی سیگنالهای ضعیف را تقویت میکنند و نویز را به حداقل میرسانند. این مورد در کاربردهای حساس مثل صوت و ارتباطات بسیار مهم است.
چرا این مدل در حوزه صوتی استفاده میشود؟
این مدل در حوزه صوتی استفاده میشود زیرا توانایی تقویت سیگنالهای ضعیف را دارد در حالی که نویز را به حداقل میرساند. این ویژگی بسیار مهم است زیرا سیگنالهای صوتی معمولاً ضعیف هستند و به تقویت با کمترین تداخل نیاز دارند.
چه ابزاری میتوان برای خطیسازی مدل استفاده کرد؟
میتوان از دستور MATLAB® به نام linmod برای خطیسازی مدل استفاده کرد. همچنین اگر از نرمافزار Simulink Control Design استفاده میکنید، میتوانید از ابزار Model Linearizer برای این منظور استفاده کنید.
چرا در این مدار از بازخورد منفی استفاده شده است؟
بازخورد منفی در این مدار بهمنظور پایدار کردن ضریب تقویت کلی و جلوگیری از نوسانات ناخواسته استفاده شده است. بازخورد منفی باعث میشود ضریب تقویت مستقل از تغییرات پارامترهای ترانزیستور شود و مدار بهخوبی در حالت کاری پایدار عمل کند.