Назначение и классификация усилителей.

Электронными усилителями называют устройства, предназначенные для усиления электрических сигналов. Усиление сигналов в устройствах осуществляется посредством активных усилительных элементов (транзисторов), преобразующих электрическую энергию источников питания в усиленные электрические колебания полезного сигнала.

Усилители различаются по назначению и принципу действия усилительного элемента. Их классификацию можно произвести по ряду показателей. Важным показателем является диапазон частот электрических колебаний, в пределах которого может удовлетворительно работать усилитель. По этому признаку различают следующие типы усилителей.

Усилители низкой частоты служат для усиления электрических колебаний в основном звуковых частот. Обычно ухо человека воспринимает как звук лишь колебания частиц воздуха с частотой от 20 до 20000 Гц. Эти частоты называются звуковыми. Как правило, усилители звуковых частот изготавливают не на весь их диапазон, а на более узкую полосу (от f_н = 30-200 Гц до f_в = 3000-15000 Гц), в пределах которой можно осуществить малоискаженную передачу полезного сигнала. Эти усилители имеют более простое устройство и широко используются в аппаратуре проводной связи, радиовещании и других устройствах.

Усилители высокой частоты обычно применяют в радиоприемных и радиопередающих устройствах для усиления модулированных колебаний с несущей частотой порядка сотен килогерц и выше.

Широкополосные усилители используют для усиления сигналов в широкой полосе (от нескольких герц до нескольких мегагерц) частот в устройствах импульсной связи, телевидения, радиолокации.

Усилители постоянного тока или напряжения предназначены для усиления постоянной и переменной составляющих сигнала в диапазоне частот от f_н = 0 до высшей рабочей частоты f_в , обычно составляющей несколько килогерц. Усилители применяются в автоматике, телемеханике, измерительной аппаратуре и счетно-решающих устройствах.

Усилители на транзисторах имеют почти неограниченный срок службы (десятки тысяч часов), без инерционные, обладают высокой надежностью, малой чувствительностью к ударам, вибрации, тряске. Существенными недостатками этих усилителей являются большой разброс параметров транзисторов, их большая температурная зависимость, относительно высокий уровень собственных шумов.

Рисунок 29 – Структура биполярного транзистора типов р – п – р (а),

п – р – п (б) и их условнее обозначение

По назначению различают усилители тока, напряжения, мощности. Кроме того, усилители отличаются построением схемы и режимом работы усилительных элементов.

Транзисторы

Транзисторы (Т) – полупроводниковые приборы, служащие для усиления мощности электрических сигналов. По принципу действия транзисторы делятся на биполярные и полевые (униполярные).

Биполярный транзистор (БТ) – представляет собой трехслойную структуру (рис. 29). В зависимости от способа чередования слоев БТ называются транзисторами типа р – п – р или типа п – р – п (рис.29, а,б).

Транзистор называется биполярным, если физические процессы в нем связаны с движением носителей обоих знаков (свободных электронов и дырок).

В биполярном транзисторе средний слой называется базой (Б), один крайний слой – коллектором (К), а другой крайний слой эмиттером (Э). Каждый слой имеет свой вывод, с помощью которых биполярный транзистор подключается в цепь. В зависимости от того, какой из выводов транзистора является общим для входа и выхода существует три схемы включения транзистора: с общей базой (ОБ); с общим эмиттером (ОЭ); с общим коллектором (ОК).

Структура и условное обозначение одного из видов полевых транзисторов показана на рисунке 30. У полевых транзисторов (ПТ) так же, как и у биполярных – три электрода, называемые истоком, стоком и затвором.

Истоком (И) называется электрод, из которого в центральную область ПТ (канал) входят основные носители заряда п или р- типов.

Сток (С) – электрод, через который основные носители уходят из канала.

Затвор (З) – электрод, управляющий потоком носителей заряда.

Поскольку в полевом транзисторе ток определяется движением носителей только одного знака р или п- типов, эти транзисторы называют также униполярными.

Рисунок 30 – Структура (а) и условное обозначение (б) полевого транзистора с каналом р- типа