Лекция №5 Электронные усилители.
Электронным усилителем называют устройство, обеспечивающее увеличение мощности электрических сигналов, поступающих на его вход.
Увеличение мощности сигнала в усилителе происходит за счет преобразования энергии источника питания. Это преобразование происходит с помощью активных элементов, которые управляются входными сигналами.
Входной сигнал подается через электрическую цепь, которая называется входной или входом усилителя.
Электрическая цепь, в которой образуется усиленный сигнал, называется выходной цепью. Для выделения усиленного сигнала в выходную цепь включается нагрузка.
Нагрузкой может служить резистор, колебательный контур, обмотка трансформатора, откл. пластины ЭЛТ.
Нагрузка, по которой протекает постоянная составляющая выходного тока, называется нагрузкой по постоянному току.
Сопротивление цепи, по которой протекает переменная составляющая выходного тока, образует нагрузку по переменному току.
Для разделения нагрузок по переменному и постоянном току применяются разделительные конденсаторы и тр-ры.
Простейший усилитель содержит один активный элемент с присоединенным к нему пассивными элементами.
Error: Reference source not found
Рис. 1.
Классификация усилителей.
Классификация усилителей может быть проведена по нескольким признакам.
Характеру усиливаемых сигналов:
гармонических сигналов, импульсных, усилители постоянного тока;
По ряду усилительных элементов:
транзисторные, ламповые, диодные;
По роду усиливаемой величины:
усилители I,U,P.
По числу каскадов:
одно и многокаскадные;
По диапазону частот электрических сигналов, в пределах которых усилитель может удовлетворительно работать.
По виду связей усилителя с источниками входного сигнала и нагрузкой, а также между отдельными каскадами в многокаскадных усилителях:
реостатно-емкостные;
трансформаторные;
с гальваническими связями.
Усилители низкой частоты (УНЧ):
предназначены для усиления непрерывных периодических сигналов, частотный спектр которых лежит в пределах от единиц Гц до 10 кГц.
Характерной
особенностью УНЧ является отношение
усиливаемых частот, составляющее от
10 до 10 тысяч.
Усилители постоянного тока (УПТ):
Усилители медленно меняющихся
напряжений и токов, усиливающие сигналы
в диапазоне частот от
до высшей рабочей частоты
,
составляющей нередко десятки и сотни
килогерц.
Избирательные (или селективные) усилители, усиливающие сигналы в очень узкой полосе частот.
Для них характерна
небольшая величина отношения верхней
частоты к нижней (обычно
).
Они используются как на низких так и на высоких частотах и используются в качестве частотных избирательных фильтров.
4.Широкополосные или импульсные усилители. Применяются для
усиления сигналов в широкой полосе частот (от нескольких килогерц и ниже) до нескольких мегагерц и выше).
Основные технические показатели и характеристики
усилителей.
Важнейшими техническими показателями усилителя являются:
Коэффициенты усиления (по I,U и P);
Входное и выходное сопротивления;
Выходная мощность;
Коэффициент полезного действия;
Диапазон усиливаемых частот;
Динамический диапазон амплитуд;
Нелинейные, частотные и фазовые искажения.
Коэффициенты усиления.
Коэффициентом усиления называется величина, показывающая, во сколько раз сигнал на выходе усилителя больше, чем на его входе.
В многокаскадном усилители
,
где
-
число каскадов усиления.
В электронике получил распространенный способ выражения усилительных свойств в логарифмических единицах – децибелах (ДБ).
;
Входное и выходное сопротивления.
Входное сопротивление представляет собой сопротивление между входными зажимами усилителя.
Оно равно
;
Выходное сопротивление
определяют между выходными зажимами
усилителя
;
Error: Reference source not found
Рис. 2.
Error: Reference source not found
Выходная мощность.
Выходная мощность- это полезная мощность развиваемая усилителем в нагрузке.
При активной характеристике нагрузки мощность равна
;
Коэффициент полезного действия.
К.п.д. есть отношения полезной мощности в нагрузке к мощности потребляемой от всех источников питания
Диапазон усиливаемых частот.
Диапазоном усиливаемых частот, или полосой пропускания усилителя, называется та область частот, в которой коэффициент усиления изменяется не более чем это допустимо по техническим условиям.
Динамический диапазон амплитуд.
Графическая зависимость выходного напряжения усилителя от его входного напряжения на некоторой неизменной частоте сигнала получила название амплитудной характеристикой.
Error: Reference source not found
Рис. 2.
Отношение амплитуд наиболее сильного и наиболее слабого сигналов на входе усилителя называют динамическим диапазоном амплитуд D.
.
Нелинейные искажения в усилителях.
Нелинейные искажения представляют собой изменение формы кривой усиливаемых колебаний, вызываемое нелинейными свойствами цепи, через которую эти колебания проходят.
Степень нелинейныхискажений оценивается коэффициентом нелинейных искажений или коэффициентом гармоник.
- сумма электрических мощностей,
выделяемых на нагрузке гармониками.
Для активной нагрузки
Для многокаскадного усилителя
В усилителях контр.-
измерительной аппаратуры
составляет десятые доли процента.