Классификация и основные характеристики усилителей

Электронные усилители – это устройства для управления энергией, передаваемой от источника питания в нагрузку (рис. 3.1). В современных усилителях, широко применяемых в промышленной электронике, обычно используют биполярные и полевые транзисторы, а в последнее время - интегральные микросхемы, поскольку усилители на них надежны, экономичны, обладают высоким быстродействием, имеют чрезвычайно малые массу и размеры.

Классификация усилителей может проводится по различным признакам:

- по используемым элементам – ламповые, диодные и транзисторные;

- по усиливаемым сигналам – гармонические и импульсные;

- по числу каскадов – одно-, двух-, многокаскадные;

- по электрическому параметру – усилители тока, напряжения, мощности;

- по диапазону рабочих частот – усилители постоянного тока (УПТ), усилители нижних частот (УНЧ), усилители высоких частот (УВЧ);

- по связи с нагрузкой – с непосредственной (гальванической), емкостной и трансформаторной связью;

- по назначению – телевизионные, радиолокационные, измерительные, операционные.

Основные характеристики усилителей можно разделить на три группы: входные, выходные и передаточные. К входным (выходным) характеристикам относятся входная (выходная) емкость, входное (выходное) сопротивление, допустимые значения напряжения (тока); основной передаточной характеристикой усилителя является его коэффициент усиления, либо по напряжению , либо по току , либо по мощности . В общем случае коэффициент усиления является комплексной величиной , т.е. от частоты входного сигнала зависит не только амплитуда (АЧХ), но и фаза (ФЧХ) выходного сигнала.

При прохождении сигнала через усилитель его форма может изменяться, т.е. возникать искажения. При этом, если спектральный состав передаваемого сигнала не меняется, искажения называют линейными, в противном случае – нелинейными. Основной причиной линейных (частотных и фазовых) искажений является частотные зависимости модуля (К (w)) и фазы (j (w)) коэффициента усиления .

Появление нелинейных искажений связано с нелинейностью передаточных свойств усилительных элементов, для определения границ которой обычно используют амплитудную характеристику U_вых = f (U_вх). Сами же нелинейные искажения оценивают коэффициентом гармоник , где U ₁ – действующее напряжение первой, а U ₂, U ₃, … – действующие напряжения высших гармоник.