Классификация и основные параметры усилителей

Усилители электрических сигналов – это электронные устройства, предназначенные для усиления напряжения, тока или мощности входных электрических сигналов за счет энергии источника питания. На рис. 10.1 показана передача сигнала с помощью усилителя в нагрузку, при этом мощность в нагрузке Р₂ больше мощности входного сигнала Р₁ и изменяется во времени по закону, сходному с законом изменения Р₁. Заметим, что любое преобразование энергии сопровождается потерями, которые приводят к нагреву элементов усилителя и учитываются в виде мощности рассеяния Р_р.

Рис.10.1. Передача сигнала с помощью усилителя

Суть процесса усиления сигнала состоит в преобразовании энергии источника питания усилителя в энергию выходного сигнала по закону, определяемому входным управляющим воздействием, т.е. любой усилитель модулирует энергию источника питания входным управляющим воздействием. Этот процесс осуществляется при помощи управляемого элемента. Эти элементы в современных усилителях выполняются, как правило, с использованием биполярных или полевых транзисторов.

Классификация усилителей. Все усилители можно классифицировать по следующим признакам.

По роду усиливаемого сигнала усилители делятся на усилители постоянного тока (УПТ), усиливающие электрические сигналы с частотой от нуля герц и выше и усилители переменного тока, усиливающие переменные сигналы с частотой, отличной от нуля.

По частоте усиливаемого сигнала могут быть выделены следующие группы: усилители низкой частоты (УНЧ) – устройства с диапазоном усиливаемых частот от единиц герц до сотен килогерц;

усилители высоких частот (УВЧ) – устройства с диапазоном усиливаемых частот от сотен килогерц до сотен мегагерц и выше;

широкополосные усилители (ШПУ)– устройства с диапазоном усиливаемых частот от десятков – сотен герц до сотен мегагерц;

избирательные (резонансные) усилители (ИУ), обеспечивающие усиление в узком диапазоне частот.

Рис.10.2. АЧХ: а) УПТ, б) УНЧ, в) УВЧ, г) ШПУ, д) ИУ

По виду усиливаемого сигнала они делятся на усилители гармонических и импульсных сигналов. Усилители гармонических сигналов предназначены для усиления сигналов, изменение которых происходит много медленнее длительностей переходных процессов в самих усилителях. Усилители импульсных сигналов предназначены для импульсных периодических и непериодических сигналов. При этом длительность собственных переходных процессов в усилителе не должна вызывать искажений исходной формы усиливаемых сигналов.

По функциональному назначению они делятся на усилители напряжения, тока и мощности в зависимости от того, какой из параметров требуется усиливать.

По виду соединительных цепей усилительных каскадов. Так как усилители строятся, как правило, на основе последовательного включения нескольких типовых каскадов, то различают усилители с гальванической (непосредственной) связью, предусматривающие передачу между каскадами сигнала как переменного, так и постоянного токов; усилители с RC – связями, в которых между выходом предыдущего и входом последующего каскадов включают резистивно – емкостную связь, исключающую передачу сигналов постоянного тока; усилители с индуктивной (трансформаторной) связью, в которых между каскадами включается трансформатор.