სიგნალის გაძლიერება

ჩვენ უკვე ვიცით რა არის ელექტრული სიგნალი, ასევე ვიცით როგორ გავფილტროთ ჩვენთვის არასასურველი ინფორმაცია. თუმცა ელექტრონიკაში ძალიან დიდი ყურადღება ექცევა რაიმე ელექტრული სიგნალის გაძლიერებას. გამაძლიერებლებს უდიდესი მნიშვნელობა ენიჭება სენსორების გამართულად მუშაობაში, ასევე მათ იყენებენ კონცერტებსა და  კინოთეატრებში ხმის გასაძლიერებლად. მაგალითად თანამედროვე კინოთეატრებში იყენებენ დოლბი ატმოს სისტემას, რომლის აუდიოსისტემა ერთ-ერთი საუკეთესოა დღესდ-ღეობით. განვიხილოთ სიგნალის გაძლიერების რამდენიმე შესაძლებლობა.

ტრანზისტორის მუშაობის პრინციპი ჩვენთვის საიდუმლოს არ წარმოადგენს და ვიცით რომ იგი კოლექტრორ-ემიტერში გაატარებს რაღაც რაოდენობით მეტ დენს ბაზა-ემიტერთან შედარებით. თუ კოლექტორ-ემიტერის დენს გავყობთ ბაზა-ემიტერის დენზე მაშინ მივიღებთ რიცხვს რომელსაც ტრანზისტორის გაძლიერების კოეფიციენტი ქვია და აღინიშნება ბერძნული ბეტა(𝛽) სიმბოლოთი.

თუმცა არსებობს ტრანზისტორების შეერთების წესი რომლითაც შეგვიძლია სიგნალები იმაზე მეტად გავაძლიეროთ ვიდრე ეს ერთი ტრანზისტორითაა შესაძლებელი. ამ შეერთებებს უწოდებენ დარლინგტონის და სზიკაის წყვილებს. დარლინგტონის წყვილში გაერთიანებულია ერთი ტიპის ტრანზისტორები(მაგალითად npn ტიპის ტრანზისტორები)  რომელთა კოლექტორები ერთ წერტილშია გაერთიიანებული, ხოლო ყოველი ტრანზისტორის ემიტერი უერთდება შემდეგის ბაზას. შედეგად ერთი ტრანზისტორის მიერ გაძლიერებულ სიგნალს მეორე კიდევ უფრო გააძლიერებს. სზიკაის წყვილში კი გაერთიანებულია სხვადასხვა ტიპის ტრანზისტორები(npn და pnp) ცნობილია რომ npn ტიპის ტრანზისტორის გასახსნელად საჭიროა მინიმუმ 0,7 ვოლტი ძაბვა ხოლო pnp ტიპის ტრანზისტორისთვის -0,7 ვოლტი, შედეგად ეს ძაბვები ერთმანეთს „გააბათილებს“ და ენერგიის დაუკარგავად გავაძლიერებთ სიგნლს.

მაგრამ ტრანზისტორები მაინც ვერ ახერხებენ სიგნალის დიდად გაძლიერებას, მათი გაძლიერების კოეფიციენტი მაქსიმუმ ათასამდე მერყეობს. სწორედ ამიტომ იყენებენ ტრანზისტორების საკმაოდ რთულ სქემას, რომელიც მიკროჩიპების სახით გვხვდება და ოპერაციული გამაძლიერებლების სახელითაა ცნობილი. მათი გაძლიერების კოეფიციენტი მილიონს აღწევს. მათი გამოყენების რამდენიმე წესი არსებობს, თუმცა გამოყოფენ ორ მათგანს. მათ მაინვერტირებელი და არამაინვერტირებელი ჩართვის წესი ქვიათ.

ოპერაციულ გამაძლიერებელს სამი ფეხი აქვს. ამათგან ორი პლიუს და მინუს შესავალია , ერთი კი გამოსავალი. მაინვერტირებელი ჩართვის დროს პლიუს ფეხი დამიწებულია მინუსი კი წარმოადგენს ფეხს, რომელსაც ვაწვდით გასაძლიერებელ სიგნალს, ამავდროულად მას უერთდება ორი წინაღობა, გამოსავალზე კი ვიღებთ გაძლიერებულ სიგნალს, ოღონდ შემავალი სიგნალის შებრუნებულს(ინვერსიულს).

არამაინვერტირებელი ჩართვის დროს დამიწებულია მინუს ფეხი, ხოლო პლიუსზე ვაწვდით გასაძლიერებელ სიგნალს, გამოსავალზე კი ვიღებთ ზუსტად ისეთივე ოღონდ გაძლიერებულ სიგნალს.