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調整アンプ
これまで説明してきたアンプの種類は、オーディオ周波数で優れているにもかかわらず、ラジオ周波数では効果的に機能しません。 また、これらのアンプのゲインは、信号の周波数に応じて広範囲にわたって変化しないようなものです。 これにより、ある範囲の周波数で信号を均等に増幅することができ、他の周波数を排除しながら特定の所望の周波数を選択することはできません。
そのため、選択と増幅が可能な回路が必要になります。 したがって、調整された回路などの選択と一緒にアンプ回路は、*調整されたアンプ*を作ります。
調整アンプとは何ですか？
調整された増幅器は、チューニング*の目的で使用される増幅器です。 チューニングとは選択を意味します。 使用可能な一連の周波数の中で、特定の周波数を選択する必要があり、他のすべての周波数を拒否する場合、そのようなプロセスは*選択*と呼ばれます。 この選択は、 *Tuned circuit と呼ばれる回路を使用して行われます。
アンプ回路の負荷がチューニングされた回路に置き換わっている場合、そのようなアンプは「チューニングされたアンプ回路」と呼ばれます。 基本的な調整されたアンプ回路は、次のようになります。
チューナー回路は、*共振*または*タンク回路*とも呼ばれるLC回路に他なりません。 周波数を選択します。 同調回路は、共振周波数を中心とする狭い周波数帯域で信号を増幅できます。
インダクタのリアクタンスがコンデンサのリアクタンスと釣り合うとき、ある周波数の同調回路では、そのような周波数は「共振周波数」と呼ばれます。 * f〜r〜*で示されます。
共鳴の式は
2 \ pi f_L = \ frac \ {1} \ {2 \ pi f_c}
f_r = \ frac \ {1} \ {2 \ pi \ sqrt \ {LC}}
調整回路の種類
調整回路は、メイン回路への接続のタイプに応じて、直列調整回路（直列共振回路）または並列調整回路（並列共振回路）になります。
シリーズ調整回路
直列に接続されたインダクタとコンデンサは、次の回路図に示すように、直列に調整された回路を構成します。
共振周波数では、直列共振回路は低インピーダンスを提供し、大電流を流すことができます。 直列共振回路は、共振周波数から遠く離れた周波数に対してますます高いインピーダンスを提供します。
並列調整回路
並列に接続されたインダクタとコンデンサは、次の図に示すように、並列に調整された回路を構成します。
共振周波数では、並列共振回路は高インピーダンスを提供するため、大電流は流れません。 並列共振回路は、共振周波数から遠い周波数に対してますます低いインピーダンスを提供します。
並列調整回路の特性
並列共振が発生する周波数（つまり、 回路電流の無効成分がゼロになる）は、共振周波数* f〜r〜*と呼ばれます。 調整回路の主な特徴は次のとおりです。
インピーダンス
電源電圧とライン電流の比は、調整された回路のインピーダンスです。 LC回路が提供するインピーダンスは、
\ frac \ {供給\：電圧} \ {直線方程式} = \ frac \ {V} \ {I}
共振時、ライン電流は増加しますが、インピーダンスは減少します。
以下の図は、並列共振回路のインピーダンス曲線を表しています。
共振周波数* f〜r〜*の上下の値では、回路のインピーダンスが減少します。 したがって、特定の周波数の選択と他の周波数の拒否が可能です。
回路インピーダンスの方程式を得るために、考えてみましょう
行電流$ I = I_L cos \ phi $
\ frac \ {V} \ {Z_r} = \ frac \ {V} \ {Z_L} \ times \ frac \ {R} \ {Z_L}
\ frac \ {1} \ {Z_r} = \ frac \ {R} \ {Z_L ^ 2}
\ frac \ {1} \ {Z_r} = \ frac \ {R} \ {L/C} = \ frac \ {C R} \ {L}
以来、$ Z_L ^ 2 = \ frac \ {L} \ {C} $
したがって、回路インピーダンスZ〜r〜は次のように得られます。
Z_R = \ frac \ {L} \ {C R}
したがって、並列共振では、回路インピーダンスはL/CRに等しくなります。
回路電流
並列共振では、回路またはライン電流Iは、印加電圧を回路インピーダンスZ〜r〜で除算することで得られます。
現在の行$ I = \ frac \ {V} \ {Z_r} $
ここで$ Z_r = \ frac \ {L} \ {C R} $
Z〜r〜は非常に高いため、ライン電流Iは非常に小さくなります。
品質係数
並列共振回路の場合、共振曲線の鋭さが選択性を決定します。 コイルの抵抗が小さいほど、共振曲線は鋭くなります。 したがって、コイルの誘導リアクタンスと抵抗により、調整された回路の品質が決まります。
共振時のコイルの誘導リアクタンスと抵抗の比は、品質係数*として知られています。 *Q で示されます。
Q = \ frac \ {X_L} \ {R} = \ frac \ {2 \ pi f_r L} \ {R}
Qの値が高いほど、共鳴曲線が鋭くなり、選択性が向上します。
調整増幅器の利点
調整されたアンプの利点は次のとおりです。
- LやCなどのリアクティブコンポーネントを使用すると、電力損失が最小限に抑えられ、調整されたアンプが効率的になります。
- 共振周波数でより高いインピーダンスを提供することにより、所望の周波数の選択性と増幅が高くなります。
- 並列に調整された回路の抵抗が小さいため、より小さなコレクタ電源VCCで十分です。
高抵抗コレクタ負荷がある場合、これらの利点は適用できないことに注意することが重要です。
調整された増幅器の周波数応答
アンプを効率的にするには、ゲインを高くする必要があります。 この電圧利得は、β、入力インピーダンス、コレクタ負荷に依存します。 調整された増幅器のコレクタ負荷は、調整された回路です。
そのような増幅器の電圧利得は
電圧ゲイン= $ \ frac \ {\ beta Z_C} \ {Z _ \ {in}} $
ここで、Z〜C〜=実効コレクター負荷およびZ〜in〜=増幅器の入力インピーダンス。
Z〜C〜の値は、調整されたアンプの周波数に依存します。 Z〜C〜は共振周波数で最大になるため、アンプのゲインはこの共振周波数で最大になります。
帯域幅
調整された増幅器の電圧ゲインが最大ゲインの70.7％に低下する周波数の範囲は、その*帯域幅*と呼ばれます。
f〜1〜とf〜2〜の間の周波数範囲は、調整されたアンプの帯域幅と呼ばれます。 調整された増幅器の帯域幅は、LC回路のQ、つまり周波数応答のシャープネスに依存します。 Qの値と帯域幅は反比例します。
以下の図は、調整された増幅器の帯域幅と周波数応答の詳細を示しています。
Qと帯域幅の関係
帯域幅の品質係数Qは、帯域幅に対する共振周波数の比、つまり
Q = \ frac \ {f_r} \ {BW}
一般に、実際の回路のQ値は10を超えます。
この条件下では、並列共振の共振周波数は次の式で与えられます
f_r = \ frac \ {1} \ {2 \ pi \ sqrt \ {LC}}
