Усилители

Лекция 5

Электронным усилителем называется устройство, которое обеспечивает на нагрузке мощность большую, чем подана на его вход, при сохранении формы сигнала. Увеличение мощности сигнала возможно лишь за счет наличия в устройстве источника, энергия которого преобразуется в энергию сигнала. В электронных усилителях в качестве преобразователя используются усилительные лампы, биполярные и полевые транзисторы.

Обобщенная схема усилителя:

Сравнительно маломощный входной сигнал управляет большой энергией источника питания, благодаря чему на нагрузке выделяется усиленный сигнал.

ОЭ ОК ОБ

Для получения большого коэффициента усиления обычно используют последовательное включение нескольких каскадов.

Классификация усилителей

Признаки классификации:

ü Характер входного сигнала.

ü Назначение.

ü Режим работы нелинейного активного элемента.

ü Тип активного элемента.

ü Полоса усиливаемых частот.

По характеру усиливаемых сигналов различают:

ü Усилители непрерывных сигналов. Здесь пренебрегают процессами установления. Основная характеристика – частотная передаточная.

ü Усилители импульсных сигналов. Входной сигнал изменяется настолько быстро, что переходные процессы в усилителе являются определяющими при нахождении формы сигнала на выходе. Основной характеристикой является импульсная передаточная характеристика усилителя.

По назначению усилителя делятся на:

ü усилители напряжения,

ü усилители тока,

ü усилители мощности.

Все они усиливают мощность входного сигнала. Однако собственно усилители мощности должны и способны отдать в нагрузку заданную мощность при высоком коэффициенте полезного действия.

С точки зрения выбора режима работы активного элемента различают:

ü Режим слабого сигнала. Нелинейный активный элемент работает в квазилинейном режиме. Применяется в усилителях напряжения или тока.

ü Режим большого сигнала. Применяется в усилителях мощности.

По типу используемых активных элементов:

ü ламповые;

ü транзисторные;

ü диодные;

ü параметрические;

ü СВЧ-усилители, работающие с помощью специальных СВЧ-приборов и др.

В зависимости от вида частотной передаточной характеристики усилителя и абсолютным значениям полосы частот различают:

· Усилители постоянного тока (УПТ). Такое название обусловлено тем, что они способны усиливать очень медленные изменения сигналов (в том числе постоянные), т.е. рабочая полоса частот начинается от нулевой частоты до некоторой верхней граничной частоты. Величина верхней граничной частоты fв зависит от вида усиливаемых сигналов. Так, если УПТ используется в канале изображения телевизионной системы, то fв составляет 6 - 6,5 МГц, т.е. УПТ это, как правило, широкополосный усилитель.

· Усилители низкой частоты (усилители звуковой частоты). Название условное, оно подчеркивает, что нижняя граничная частота лежит в области низких частот, несоизмеримо ниже верхней граничной частоты. Само значение верхней граничной частоты может быть разным: от единиц-десятков КГц до сотен МГц. АЧХ таких усилителей имеет вид:

· Усилители радиочастоты (полосовые усилители, усилители высокой частоты, избирательные усилители). АЧХ таких усилителей имеет вид:

Полоса частот усилителя значительно меньше средней частоты:

Основные технические показатели усилителей:

1. Коэффициент усиления по напряжению, току, мощности – величина, показывающая во сколько раз напряжение, ток, мощность сигнала на выходе усилителя больше чем на его входе.

Обратный переход:

2. Входное и выходное сопротивления - сопротивление между входными и выходными зажимами усилителя.

Rвых - выходное сопротивление определяют между выходными зажимами усилителя при отключенном сопротивлении нагрузки.

3. Выходная мощность – это полезная мощность, развиваемая усилителем в нагрузочном сопротивлении.

4. Коэффициент полезного действия – позволяет оценивать экономичность усилителя.

5. Номинальное входное напряжение (чувствительность) - напряжение, которое нужно подать на вход усилителя, чтобы получить на выходе номинальную мощность.

6. Диапазон усиливаемых частот (полоса пропускания усилителя) – область частот, в которой коэффициент усиления изменяется не больше, чем это допустимо ТУ. В УНЧ – 3 дБ.

7. Уровень собственных помех усилителя – тепловые шумы, шумы усилительных элементов, помехи из-за пульсаций напряжения питания со стороны внешних электр. и магнит. полей.

При температуре 20-25 градусов шумовое напряжение находим:

8. Амплитудная характеристика.

9. Динамический диапазон – отношение амплитуд наиболее сильного и наиболее слабого сигналов на входе усилителя.

10. Искажения усилителей.

- нелинейные искажения – изменения формы кривой усиливаемых колебаний, вызванное нелинейными свойствами цепи, через которую эти колебания проходят (нелинейность характеристик усилительных элементов, подмагничиванием трансформаторов);

Степень нелинейных искажений усилителя обычно оценивают коэффициентом нелинейных искажений (коэффициент гармоник)

- частотные искажения – обусловлены изменением величины Кус на различных частотах (присутствие в схеме реактивных элементов – конденсаторов, катушек индуктивностей);

Амплитудно-частотная характеристика.

- фазочастотные искажения – фазочастоная характеристика.

Дата добавления: 2014-01-20