Усилители

1. Определение усилителя электрических сигналов. Характеристики электронных усилителей

Усилители это разновидность устройств, с помощью которых осуществляется управление энергией.

Отличительной особенностью большинства, из которых является плав­ность и однозначность процесса управления энергией.

В зависимости от вида управляемой и управляющей энергий различают механические, гидравлические, пневматические, электрические и магнитные усилите­ли.

Усилители электрических сигналов в свою очередь подразделяют на электронные, электромеханические, электромашинные, диэлектри­ческие, оптоэлектронные. Чаще других используют электронные.

В электронных усилителях источник управляющей энергии назы­вают источником сигнала, а цепь усилителя, в которую поступают его электрические колебания,— входом усилителя. Устройство, к которо­му подводят усиленные электрические колебания, называют нагруз­кой, а цепь усилителя, к которой подключается нагрузка,— выходом усилителя. Источник энергии, от которого усилитель получает энер­гию, преобразуемую им в усиленные электрические колебания, назы­вают источником питания.

Как видно из рис. 2.1, б источник сигнала с э. д. с. Е₁ и внутренним сопротивлением Z₁ подключается к зажимам 1—1, а нагрузка z_y — к за­жимам 2—2. Под z_y понима­ют такое эквивалентное соп­ротивление усилителя, вели­чина которого зависит либо от разности потенциалов U₁, приложенной ко входу усили­теля, либо от тока I₁, во вход­ной цепи усилителя. В связи с тем, что напряжение источ­ника питания Е_пит приложе­но к последовательно соеди­ненным сопротивлениям z_у и z₂, ток I₂ в выходной цепи уси­лителя и напряжение U₂ на нагрузке будут изменяться в соответствии с изменениями сопротив­ления z_y, т.е. в соответствии с изменениями U₁ или I₁. Если в качест­ве сопротивления г_у используется электровакуумный или полупро­водниковый прибор (рис., в), то легко сделать так, чтобы мощ­ность P_BX=k₁U_lI₁ во входной цепи усилителя была меньше мощнос­ти P_BЫX=k₂U₂I₂ в его выходной цепи, т. е. P_BX < P_BЫX.

, .

Если , тогда , , , .

При , .

Идеально при , .

Примеры управления сопротивлений напряжением:

Ламповый усилитель, трназисторный усилитель.

, .

Разновидности усилителей:

По характеру усиливаемых сигналов электронные усилители под­разделяют на две большие группы: 1) усилители непрерывных сигна­лов, которые часто называют также усилителями гармонических сигна­лов;

2) усилители дискретных, или импульсных, сигналов. Первые предназначены для усиления сигналов, величина которых изменяется во времени сравнительно медленно, вторые — для сигналов, величина которых резко изменяется во времени.

По частоте:

1) усилители низкой частоты (УНЧ)

2) усилители высокой частоты (УВЧ)

3) широкополосные

4) узкополосные

5) усилители постоянного тока (УПТ)

По параметру:

1)Усилители напряжения

2) Усилители тока

3)Усилители мощности

Характеристики усилителя:

1. Коэффициент усиления по напряжению ,

2. Коэффициент усиления по току,

3. Коэффициент усиления по мощности,

4. КПД,

5. Амплитудно-частотной (АЧХ) или частотной характеристикой усилителя называют зависимость модуля коэффициента усиления от частоты.

6. Фазочаетотной (ФЧХ) или фазовой характеристикой усилителя называют зависимость угла сдвига фаз между выходным и входным напряжениями от частоты.

7. Амплитудная характеристика

8. Коэффициент гармоник или коэффициент линейных искажений.

, - величина первой гармоники.

есть отношение суммы среднеквадратичных значений искажений (2 гармоника и выше) к величине полезного сигнала (первая гармоника).

9. Выходные характеристики , , .

10. Входные характеристики , .