Усилители электрических сигралов

1. Усиление – это процесс управления потоком энергии, поступающей от источника питания в нагрузку. Причем, мощность, требующаяся для управления, как правило, значительно меньше мощности, выделяемой в нагрузке.

2. Усиление – это процесс увеличения мощности управляющего сигнала за счёт преобразования энергии источника питания в энергию выходного сигнала. Форма сигнала при усилении должна сохраняться без существенных искажений.

Усилителем называется устройство, которое осуществляет управление значительными потоками энергии с помощью управляющих сигналов меньших энергий.

Очевидно, что эффект усиления сигнала по мощности наблюдается только в том случает, когда имеется источник энергии.

Структурная схема усилителя.

Р₁ – мощность источника сигнала;

Р₂ – мощность усиленного сигнала, поступающего в нагрузку;

Р₀ – мощность, отбираемая от источника питания.

При усилении выполняется соотношение Р₂>Р₁.

Р₁ – определяет алгоритм передачи энергии от источника питания в нагрузку.

Источники сигналов: микрофоны, термопары, фотоэлементы, антенны, датчики физических величин и т.п.; а также усилители, уровни выходных сигналов которых недостаточны для нагрузки (например: термопара - единицы мВт атомный реактор – сотни кВт – для стабилизации t˚C)

Источник энергии: выпрямитель, стабилизатор, химический источник тока, батарея фотоэлементов, термобатареи и т.д.

Нагрузка: телефоны, динамики, ЭЛТ, светодиоды, электромеханические исполнительные элементы и т.п.

Классификация усилителей.

Классификация усилителей может быть произведена по нескольким признакам:

I. По назначению: напряжения, тока, мощности.

- Усилитель напряжения:

- Усилитель тока:

- Усилитель мощности:

II. По типу усилительных элементов: полупроводниковые, ламповые, магнитные, изолирующие, оптоэлектронные и др.

III. По виду усиливаемых сигналов: гармонических сигналов, импульсные.

IV. По числу усилительных каскадов: однокаскадные, многокаскадные.

V. По диапазону частот электрических сигналов – это один из наиболее существенных признаков классификации.

По этому признаку различают следующие основные типы усилителей:

1. Усилители низкой частоты (УНЧ) – предназначены для усиления непрерывных периодических сигналов, частотный спектр которых от десятков Гц до десятков кГц. Характерная особенность: - велико, от нескольких десятков до десятков тысяч (например, звуковой диапазон: 20Гц÷20кГц).

2. Усилители постоянного тока (УПТ) – более точно: усилители медленно меняющихся напряжений и токов. Усиление от до - десятки и сотни кГц. Усиливают как переменную, так и постоянную составляющую сигнала.

3. Избирательные (или селективные) усилители – работают в очень узкой полосе частот (обычно ). Могут использоваться как на низких, так и на высоких частотах в качестве частотных фильтров, выделяющих или подавляющих заданный диапазон частот. Это достигается в большинстве случаев за счёт использования одного или нескольких колебательных (резонансных) контуров. Всвязи с этим их часто называют резонансными, или полосовыми.

4. Широкополосные усилители – работают в очень широкой полосе частот (от единиц кГц до нескольких МГц и выше). Такие сигналы часто воспроизводятся на экранах и регистрируются визуально – поэтому их часто называют видеоусилителями.

Основные технически показатели усилителей (параметры).

1. Коэффициент преобразования или коэффициент передачи – это отношение значения выходного сигнала к значению входного сигнала.

В частном случае, когда входное и выходное значения сигнала являются однородными, коэффициент преобразования называют коэффициентом усиления (например: – коэффициент преобразования U в I;

- коэффициент преобразования I в P)

– коэффициент усиления по напряжению;

- коэффициент усиления по току;

- коэффициент усиления по мощности.

Во многих случаях коэффициенты усиления выражают в логарифмических единицах – децибелах (дБ).

Для многокаскадных усилителей из n-каскадов:

Учитывая, что в общем случае выходной сигнал может отличаться от входного сигнала не только по величине, но и по фазе, поэтому - величины комплексные.

;

;

где φ – сдвиг фаз между входными и выходными сигналами.

2. Входное и выходное сопротивления ( )

Дата добавления: 2014-01-06