Принцип действия регулирующего элемента.

ЛЕКЦИЯ 7. УСИЛЕНИЕ СИГНАЛОВ. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ УСИЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ. 2 часа.

Общие понятия

Усиление – физический процесс увеличения мощности сигнала за счет расхода энергии стороннего источника.

Усилители – это устройства, предназначенные для усиления напряжения, тока, мощности. Они находят широкое применение в разнообразной радиоэлектронной аппаратуре. В настоящее время в качестве активных элементов усилителей, выполненных как на дискретных элементах, так и в виде интегральных микросхем, в основном используют биполярные и полевые транзисторы. Минимальная ячейка (часть) усилителя, сохраняющая усилительные свойства называется каскадом. В усилителях используется важнейшее свойство электронных приборов (ЭП)– управление большим током в выходной цепи при помощи слабого воздействия на управляющий электрод.

Усилитель электрических сигналов - это электронное устройство, предназначенное для увеличения мощности, напряжения или тока сигнала, подведенного к его входу, без существенного искажения его формы. Электрическими сигналами могут быть гармонические колебания ЭДС, тока или мощности, сигналы прямоугольной, треугольной или иной формы. Частота и форма колебаний являются существенными факторами, опреде­ляющими тип усилителя. Поскольку мощность сигнала на выходе усилителя больше, чем на входе, то по закону сохранения энергии усилительное устройство должно включать в себя источник питания. Т. о., энергия для работы усилителя и нагрузки подводится от источника питания.

 

Рис. 1. Обобщенная структурная схема усилителя

 

Электрические колебания поступают от источника сигнала на вход усилителя, к выходу которого присоединена нагрузка,энергия для работы усилителя и нагрузки подводится от источника питания. От источника питания усилитель отбирает мощность Ро - необходимую для усиления входного сигнала. Источник сигнала обеспечивает мощность на входе усилителя Р _вх,, выходная мощность Р_вых выделяется на активной части нагрузки. В усилителе для мощностей выполняется неравенство: Р_вх < Р_вых < Ро.

То., усилитель - это устройство, осуществляющее передачу энергии из источника энергии (источника питания усилителя) в нагрузку под управлением выходного сигнала. При этом информация, которая поступает на вход усилителя со входным сигналом, переносится на выходной сигнал.

Процесс передачи сигнала с одновременным увеличением его мощности производится т.н. регулирующим элементом (иногда его называют активным, иногда – усилительным, и даже нелинейным). Таких элементов в составе усилителя может быть несколько.

В качестве регуляторов в усилителях используются электронно – вакуумные лампы, полупроводниковые транзисторы различного вида, электромашинные устройства, пневматические и оптические элементы, СВЧ – диоды (диоды Ганна, обращённые диоды и др.)

ЛЕКЦИЯ 7. УСИЛЕНИЕ СИГНАЛОВ. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ УСИЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ. 2 часа.

Общие понятия

Усиление – физический процесс увеличения мощности сигнала за счет расхода энергии стороннего источника.

Усилители – это устройства, предназначенные для усиления напряжения, тока, мощности. Они находят широкое применение в разнообразной радиоэлектронной аппаратуре. В настоящее время в качестве активных элементов усилителей, выполненных как на дискретных элементах, так и в виде интегральных микросхем, в основном используют биполярные и полевые транзисторы. Минимальная ячейка (часть) усилителя, сохраняющая усилительные свойства называется каскадом. В усилителях используется важнейшее свойство электронных приборов (ЭП)– управление большим током в выходной цепи при помощи слабого воздействия на управляющий электрод.

Усилитель электрических сигналов - это электронное устройство, предназначенное для увеличения мощности, напряжения или тока сигнала, подведенного к его входу, без существенного искажения его формы. Электрическими сигналами могут быть гармонические колебания ЭДС, тока или мощности, сигналы прямоугольной, треугольной или иной формы. Частота и форма колебаний являются существенными факторами, опреде­ляющими тип усилителя. Поскольку мощность сигнала на выходе усилителя больше, чем на входе, то по закону сохранения энергии усилительное устройство должно включать в себя источник питания. Т. о., энергия для работы усилителя и нагрузки подводится от источника питания.

 

Рис. 1. Обобщенная структурная схема усилителя

 

Электрические колебания поступают от источника сигнала на вход усилителя, к выходу которого присоединена нагрузка,энергия для работы усилителя и нагрузки подводится от источника питания. От источника питания усилитель отбирает мощность Ро - необходимую для усиления входного сигнала. Источник сигнала обеспечивает мощность на входе усилителя Р _вх,, выходная мощность Р_вых выделяется на активной части нагрузки. В усилителе для мощностей выполняется неравенство: Р_вх < Р_вых < Ро.

То., усилитель - это устройство, осуществляющее передачу энергии из источника энергии (источника питания усилителя) в нагрузку под управлением выходного сигнала. При этом информация, которая поступает на вход усилителя со входным сигналом, переносится на выходной сигнал.

Процесс передачи сигнала с одновременным увеличением его мощности производится т.н. регулирующим элементом (иногда его называют активным, иногда – усилительным, и даже нелинейным). Таких элементов в составе усилителя может быть несколько.

В качестве регуляторов в усилителях используются электронно – вакуумные лампы, полупроводниковые транзисторы различного вида, электромашинные устройства, пневматические и оптические элементы, СВЧ – диоды (диоды Ганна, обращённые диоды и др.)

Принцип действия регулирующего элемента.

Рассмотрим схему, на которой представлено схематически устройство простейшего усилителя.

 

Рис. 2. Схема усилителя с одним регулирующим элементом.

 

Здесь представлена схема с последовательным включением источника питания ИП, нагрузки в виде резистора Rн и регулирующего элемента РЭ. РЭ управляется источником сигнала u _c(t), который передаёт на вход регулирующего элемента РЭ напряжение или ток с мощностью Р_с(t). Регулирующий элемент обеспечивает в выходной цепи ток i_рэ , протекающий через нагрузку и выделяющий в ней мощность Pн(t), Ток нагрузки повторяет по форме напряжение сигнала (некоторые РЭ при этом сигнал инвертируют, что не изменяет его информационного содержания), что соответствует принципу работы усилителя.