Электронные усилители

Усилители - это устройства, предназначенные для усиления напряжения, тока и мощности электрического сигнала.

Классификация усилителей:

1) в зависимости от усиливаемого параметра усилители напряжения, тока, мощности

2) по роду усиливаемых сигналов:

- усилители гармонических (непрерывных) сигналов;

- усилители импульсных сигналов (цифровые усилители).

3) по полосе усиливаемых частот:

- усилители постоянного тока;

- усилители переменного тока

- низкой частоты, высокой, сверхвысокой и т.д.

4) по характеру частотной характеристики:

- резонансные (усиливают сигналы в узкой полосе частот);

- полосовые (усиливают определенную полосу частот);

- широкополосные (усиливают весь диапазон частот).

5) по типу усилительных элементов:

- на электровакуумных лампах;

- на полупроводниковых приборах (усилители на полевых и биполярных транзисторах);

- на интегральных микросхемах.

 

Простейший усилитель представляет собой схему на основе транзистора. Использование усилителей вызвано тем, что обычно электрические сигналы (напряжения и токи), поступающие в электронные устройства малы по амплитуде и возникает необходимость увеличивать их до требуемой величины, достаточной для дальнейшего использования (преобразования, передачи, подачи на нагрузку).

На рисунке 1 представлены устройства, необходимые для работы усилителя.

 

 

 

 

Рисунок 1 - Окружение усилителя

 

Мощность, выделяющаяся на нагрузке усилителя, является преобразованной мощностью его источника питания, а входной сигнал только управляет ею. Усилители питаются от источников постоянного тока.

Обычно усилитель состоит из нескольких каскадов усиления (рис. 2). Первые каскады усиления, предназначенные, главным образом для усиления напряжения сигнала, называют предварительными. Их схемное построение определяется типом источника входного сигнала.

Каскад, служащий для усиления мощности сигнала, называют оконечным или выходным. Их схемотехника определяется видом нагрузки. Так же, в состав усилителя могут входить промежуточные каскады, предназначенные для получения необходимого коэффициента усиления и (или) формирования необходимых характеристик усиливаемого сигнала.

 

Структура усилителя

 

Рисунок 2 - Структура усилителя

 

При выборе усилителя исходят из параметров усилителя:

· Выходная мощность, измеряется в Ватах. Выходная мощность варьируется в широких пределах в зависимости от назначения усилителя, например в усилителях звука - от милливатт в наушниках до десятков и сотен ватт в аудиосистемах.

· Диапазон частот, измеряется в Герцах. Например, тот же усилитель звука обычно должен обеспечивать усиление в диапазоне частот 20–20 000 Гц, усилитель телевизионного сигнала (изображение + звук) – 20 Гц – 10 МГц и выше.

· Нелинейные искажения, измеряются в процентах %. Характеризуют искажение формы усиливаемого сигнала. Обычно тем меньше данный параметр, тем лучше.

· КПД (коэффициент полезного действия), измеряются в процентах %. Показывает, какая часть энергии источника питания расходуется на выделение мощности в нагрузке. Дело в том, что часть мощности источника тратится бесполезно, в большей степени это тепловые потери – протекание тока всегда вызывает нагрев материала. Особенно критичен данный параметр для устройств с автономным питанием (от аккумуляторов и батарей).