Классификация и основные характеристики усилителей

Устройство, увеличивающее мощность электрических сигналов, называется электронным усилителем. Собирается усилитель из полупроводниковых приборов, обладающих управляющими свойствами. По назначению усилители подразделяются на усилители напряжения, тока и мощности.

Усилитель напряжения обеспечивает на нагрузочном резисторе заданную величину выходного напряжения. В таком режиме усилитель работает , когда его входное сопротивление R_вх. больше сопротивления источника сигнала R_и, напряжение которого подлежит усилению, а сопротивление нагрузочного резистора R_н больше выходного сопротивления усилителя R_вых.

>>> , >>> (6.51)

В режиме усиления тока усилитель работает, когда его входное сопротивление меньше сопротивления источника сигнала, а сопротивление нагрузки меньше выходного сопротивления усилителя.

<<< , <<< (6.52)

В этом случае обеспечивается протекание тока заданной величины в выходной цепи при малых значениях напряжения и мощности во входной и выходной цепях.

В режиме усиления мощности усилитель работает, когда его входное сопротивление равно сопротивлению источника сигнала, а выходное сопротивление равно сопротивлению нагрузки.

= , = . (6.53)

По виду усиливаемых сигналов различают усилители гармонических сигналов и усилители импульсных сигналов. К усилителям гармонических сигналов относятся усилители записи и воспроизведения сигналов, микрофонные, вещательные и т.д.

Усилители импульсных сигналов усиливают периодические импульсы различной формы и величины с допустимыми искажениями формы.

По характеру изменения во времени усиливаемого сигнала усилители подразделяются на усилители постоянного тока (УПТ) и усилители переменного тока.

Усилители постоянного тока предназначены для усиления электрических сигналов в пределах от низшей f~0 до верхней f_в частоты.

Усилители переменного тока в зависимости от рабочего диапазона частот подразделяются на усилители низкой частоты (УНЧ) и усилители высокой частоты (УВЧ).

По ширине полосы усиливаемых частот различают избирательные усилители, которые усиливают сигналы фиксированной частоты или в очень узком диапазоне и широкополосные усилители, усиливающие электрические сигналы

в широком диапазоне частот.

По способу связи между каскадами они подразделяются на усилители с RC связью, трансформаторной связью, с резонансно-трансформаторной связью и с непосредственной связью.

Свойства усилителей оцениваются качественными параметрами и характеристиками. Основными параметрами, характеризующими качество усилителя, являются коэффициент усиления, входное сопротивление коэффициент нелинейных искажений и уровень собственных помех, коэффициент полезного действия, выходное сопротивлением;

Коэффициентом усиления усилителя называется безразмерный параметр равный отношению амплитуды усиливаемой величины на выходе усилителя к ее амплитуде на входе:

K= .

На практике коэффициент усиления выражают не в безразмерных единицах, а в децибелах:

K.

В зависимости от усиливаемого параметра различают коэффициенты усиления по напряжению, току и мощности. Если усилитель содержит несколько каскадов, то коэффициент усиления в целом будет равен произведению коэффициентов усиления каскадов.

Коэффициент усиления зависит от входного сопротивления усилителя, под которым понимают сопротивление переменному току между входными зажимами усилителя. Мощность, получаемая от источника входного сигнала с ЭДС , выделяется на входном сопротивлении усилителя:

= , = = ,

Следовательно, потери напряжения на внутреннем сопротивлении источника сигнала будут малыми только в том случае, когда входное сопротивление усилителя будет значительно больше внутреннего сопротивления источника сигнала.

Важнейшими характеристиками усилителей, определяющими коэффициент усиления, полосу усиливаемых частот, динамический диапазон являются амплитудно-частотная, зависимость коэффициента усиления усилителя от частоты и амплитудная, зависимость выходного напряжения усилителя от входного.