Назначение, основные характеристики, параметры и классификация усилителей

Усилители относятся к одним из самых распространенных элементов автоматики.

Усилители предназначены для усиления слабых электрических сигналов с целью повышения их помехоустойчивости при передаче на расстояние и для надежного воздействия на нагрузочные элементы.

Усилитель не меняет природу и форму сигнала, он лишь увеличивает его мощность. Увеличение мощности выходного сигнала усилителя происходит за счет энергии источника питания. Очевидно, что мощность выходного сигнала усилителя не может превосходить мощности источника питания.

Источниками слабых сигналов для усилителя могут быть, например, датчик, предшествующий усилитель. Нагрузкой усилителя являются такие устройства, как последующий усилитель, реле, электродвигатель, гальванометр и т.д.

Большую часть усилителей составляют электронные усилители на транзисторах или в интегральном исполнении, реже используются электромашинные и магнитные усилители.

По диапазону частот усиливаемого сигнала различают следующие типы усилителей:

Обобщенная идеализированная характеристика усилителя имеет вид (рис.4.1):

Рис.4.1

Здесь х – входная величина усилителя,

у – выходная величина,

ОА – рабочий участок характеристики усилителя, для которого форма выходного сигнала повторяет форму выходного.

Основные параметры усилителя:

Коэффициент усиления k– показывает, во сколько раз выходной сигнал усилителя больше входного.k определяется для линейного участка характеристики ОА по формуле k=у/х. Для вычисления k значения у их нужно выразить в одинаковых единицах измерения. Например, определим коэффициент усиления для усилителя напряжения, для которого выходное напряжение Uвых=1,5 В при входном напряжении равном Uвх=20 мВ. По определению k= Uвых/ Uвх; Uвых=1,5В=1500мВ. k= 1500мВ/20 мВ=750.

х_макс– максимальное значение входной величины, которое еще усиливается усилителем без искажения;

у_макс - максимальное значение выходной величины на рабочем участке характеристики.

Для многокаскадного усилителя коэффициент усиления k связан c коэффициентами усиления его каскадов формулой k= k1×k2× … k_n, где k1, k2 ,.. коэффициенты усиления каскадов усилителя.