Zesílení

Zesilovač je zařízení, jehož úkolem je zesilovat (zvětšovat) nějaký signál. Zesílení v elektronice může být napěťové, proudové nebo výkonové. V oblasti nízkofrekvenčních zesilovačů nás zajímá zesílení napěťových úrovní.

Zesilovač musí zesílit nízkofrekvenční (střídavý) signál ze vstupu Ui na výstupní signál Uo. Přitom se předpokládá, že se bude chovat jako ideální zdroj napětí - tzn. že výstupní signál bude stejný jak při běhu naprázdno, tak při zatížení předpokládanou zátěží.

Napěťové zesílení je definováno jako

A = Uo / Ui          [-,V,V]          (1)

Zesílení je tedy bezrozměrné číslo udávající, kolikrát je výstupní signál větší než signál vstupní.

Velmi často se zesílení udává v jednotce nazývané "decibel" [dB]. Jde v podstatě pouze o převod do logaritmických souřadnic, které se mnohem lépe znázorňují např. v grafu. Zvláště v nízkofrekvenční technice se ihned projeví výhody jednotky dB, protože dynamika lidského ucha je velmi rozsáhlá a dokáže zachytit zvuky v rozsahu několika řádů. Zobrazovat v jednom grafu na společné ose jednotky, tisíce i statisíce by bylo prakticky nemožné. Převodem na dB je to velmi snadné a pohodlné.

Napěťové zesílení v dB je dáno vztahem

A = 20 log (Uo / Ui)          [dB,V,V]         (2)

Pokud se podíváte do katalogového listu, u většiny výrobců a integrovaných obvodů najdete parametry týkající se zesílení vyjádřené právě v dB. Jistě si je snadno převedete na zesílení podle vztahu (1). Pak budete schopni si sami upravit zesílení zesilovače podle svých potřeb.

Upozorňuji, že zvolené zesílení musí být vždy v "rozumných" mezích. V katalogovém listu najdete minimální zesílení, pro které je obvod stabilní. Také maximální zesílení není možné volit neomezeně. Pro velká zesílení bude zesilovač kmitat nebo budete slyšet i zesílené rušivé signály ze vstupu. Snažte se držet vámi upravované zesílení v rozsahu "desítek", max. "stovek".

Příklad návrhu zesílení

Předpokládejme, že potřebujeme zesílit signál ze zařízení s efektivní výstupní úrovní 0,5 V. Chceme budit reproduktory s impedancí 8 Ohmů na maximální výkon 20 W. Z Ohmova zákona a vztahu pro výpočet výkonu zjistíme, že výstupní signál musí mít cca 13 V ef. Požadované zesílení je tedy 26 (asi 28 dB). Zesílení zesilovače podle schématu je asi 33. To je velmi blízká vyšší hodnota a zesilovač by zadanému požadavku vyhověl beze změn hodnot součástek.