Определение и классификация усилителей

Электронные усилители

Определение и классификация усилителей

Электронный усилитель – это устройство, увеличивающее мощность электрических сигналов. Основным элементом усилителя является прибор, обладающий управляющими свойствами, т.е. управляющий элемент (транзистор, тиристор, лампа и др.). Кроме того, в состав усилителя входят пассивные элементы и источник питания.

Один управляющий элемент и отнесенные к нему элементы называют усилительным каскадом.

Структурная схема усилительного каскада показана на рис.3.20. К входу усилителя подключается источник сигнала. Входной маломощный сигнал управляет энергией источника питания значительно большей мощности. Таким образом, используя управляющий элемент, например, транзистор и более мощный источник питания, можно усиливать мощность входного сигнала. Внешняя нагрузка R_н, потребляющая энергию усиленного сигнала, подключается к выходу усилителя. Нагрузкой, а также источником входного сигнала часто служат соответственно последующий и предыдущий каскады усиления, т.к. в общем случае усилитель может содержать несколько каскадов усиления.

По назначению различают усилители напряжения, тока и мощности. Усилитель напряжения обеспечивает на нагрузочном сопротивлении заданную величину выходного напряжения, его входное сопротивление намного больше сопротивления источника сигнала R_вх>>R_и, а сопротивление нагрузки намного больше выходного сопротивления усилителя R_н>>R_вых. Режим усилителя тока обеспечивается, когда R_вх<<R_и и R_н<<R_вых. В режиме усилителя мощности R_вх ≈ R_и и R_вых ≈ R_н. Такое деление достаточно условно потому, что любой усилитель в конечном итоге усиливает мощность.

По характеру усиливаемых сигналов различают усилители гармонических и импульсных сигналов.

По диапазону и абсолютным значениям усиливаемых частот сигнала – усилители постоянного тока (полоса частот от нуля до верхней граничной частоты), переменного тока, высокой частоты, промежуточной частоты, низкой частоты, широкополосные усилители.

По виду связи между каскадами различают усилители с RC-связью, трансформаторной, резонансно-трансформаторной и непосредственной.

Лекция 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.

1. Характеру усиливаемых сигналов:

гармонических сигналов, импульсных, усилители постоянного тока;

2. По ряду усилительных элементов:

транзисторные, ламповые, диодные;

3. По роду усиливаемой величины:

усилители I,U,P.

4. По числу каскадов:

одно и многокаскадные;

5. По диапазону частот электрических сигналов, в пределах которых усилитель может удовлетворительно работать.

6. По виду связей усилителя с источниками входного сигнала и нагрузкой, а также между отдельными каскадами в многокаскадных усилителях:

реостатно-емкостные;

трансформаторные;

с гальваническими связями.

1. 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.

2. 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.

3. 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).

Усилителей.

Важнейшими техническими показателями усилителя являются:

1. Коэффициенты усиления (по I,U и P);

2. Входное и выходное сопротивления;

3. Выходная мощность;

4. Коэффициент полезного действия;

5. Диапазон усиливаемых частот;

6. Динамический диапазон амплитуд;

7. 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).

;

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

Электронные усилители

Определение и классификация усилителей

Электронный усилитель – это устройство, увеличивающее мощность электрических сигналов. Основным элементом усилителя является прибор, обладающий управляющими свойствами, т.е. управляющий элемент (транзистор, тиристор, лампа и др.). Кроме того, в состав усилителя входят пассивные элементы и источник питания.

Один управляющий элемент и отнесенные к нему элементы называют усилительным каскадом.

Структурная схема усилительного каскада показана на рис.3.20. К входу усилителя подключается источник сигнала. Входной маломощный сигнал управляет энергией источника питания значительно большей мощности. Таким образом, используя управляющий элемент, например, транзистор и более мощный источник питания, можно усиливать мощность входного сигнала. Внешняя нагрузка R_н, потребляющая энергию усиленного сигнала, подключается к выходу усилителя. Нагрузкой, а также источником входного сигнала часто служат соответственно последующий и предыдущий каскады усиления, т.к. в общем случае усилитель может содержать несколько каскадов усиления.

По назначению различают усилители напряжения, тока и мощности. Усилитель напряжения обеспечивает на нагрузочном сопротивлении заданную величину выходного напряжения, его входное сопротивление намного больше сопротивления источника сигнала R_вх>>R_и, а сопротивление нагрузки намного больше выходного сопротивления усилителя R_н>>R_вых. Режим усилителя тока обеспечивается, когда R_вх<<R_и и R_н<<R_вых. В режиме усилителя мощности R_вх ≈ R_и и R_вых ≈ R_н. Такое деление достаточно условно потому, что любой усилитель в конечном итоге усиливает мощность.

По характеру усиливаемых сигналов различают усилители гармонических и импульсных сигналов.

По диапазону и абсолютным значениям усиливаемых частот сигнала – усилители постоянного тока (полоса частот от нуля до верхней граничной частоты), переменного тока, высокой частоты, промежуточной частоты, низкой частоты, широкополосные усилители.

По виду связи между каскадами различают усилители с RC-связью, трансформаторной, резонансно-трансформаторной и непосредственной.