Раздел 1 электронные усилители

После изучения лекции 1 студент должен знать : основные определения применяемые в разделе усилительных устройств, классификацию усилителей, принцип усиления.

Уметь: нарисовать структурную электрическую схему усилительного устройства, схему однокаскадного усилителя и его временные диаграммы.

План ( логика ) изложения материала

Тема 1 Основные технические показатели электронных усилителей

1.1.1 Основные определения

1.1.2 Классификация усилителей

1.1.3 Принцип усиления

Тема 1.1 Основные технические показатели электронных усилителей

1.1.1 Основные определения

Усилительным устройством, или усилителем, называется устройство, предназначенное для увеличения мощности электричес­ких колебаний (сигналов). Процесс усиления является частным случа­ем процесса управления энергией в мощной цепи с помощью неболь­шой энергии источника сигнала, затрачиваемой в управляющей цепи.

Усиление сигнала осуществляется с помощью управляемых прибо­ров (электронных ламп, транзисторов и др.), являющихся усилитель­ными элементами.

Слабый сигнал подается в управляющую цепь, называемую вход­ной цепью, или входом, усилителя. Соответственно этот сигнал называется входным сигналом, а мощность, потребляемая от источника сигнала, входной мощностью Р_вх.

Управляемая мощная цепь, в которую включается нагрузка и ис­точник электропитания усилительного элемента, называется выход­ной цепью, или выходом, усилителя. Усиленный сигнал является выходным сигналом, а мощность, отдаваемая усилителем во внешнею нагрузку R_h, - выходной мощностью Р_вых. -

Поскольку под усилением понимают увеличение мощности сигнала Рвых всегда больше Рвх. Однако не следует думать, что здесь наруша­ется закон сохранения энергии, так как увеличение мощности сигнала происходит за счёт энергии, потребляемой от источника электропита­ния ( рисунок 1.1).

6

Выходная мощность—это часть мощности, потребляемой от источника электропитания. Остальная часть представляет собой потери и идет на нагрев деталей, в основном усилительных элементов. Таким образом, преобразует энергию источника электропитания в энергию усиливаемых сигналов.

Рисунок 1.1 - Структурная схема усилительного устройства

1.1.2 Классификация усилителей

Усилители классифицируются по ряду признаков. Основные из них: диапазон частот усиливаемых колебаний (полоса пропускания ), физические особенности усилительного элемента, назначение усилителя, вид усиливаемых сигналов.

По диапазону частот в зависимости от ширины полосы пропуска­ния и абсолютной величины частоты сигнала различают следующие типы усилителей :

- усилители высокой частоты предназначены для усиления элект­рических

колебаний с частотой, измеряемой сотнями килогерц и мегагерцами. Они

используются в радиотехники для усиления радиосигналов и

характеризуются относительно узкой полосой пропускания, т.е. отношение

высших частот f_в к низшим f_н близко к единице (например, f_н =940 кГц,

f_в=980 кГц, f_в/f_н= 1,04) ;

- усилители низкой частоты предназначены для усиления элек­трических

колебаний в полосе звуковых частот ( от 16 до 20000) Гц, в которой

акустические колебания воспринимаются челове­ческим ухом, как звук.

Такие колебания получили название уси­лителей звуковой частоты. Звуковые

частоты по сравнению с частотами радиосигналов являются низкими;

отсюда и произошло название усилителей такого типа. Усилители звуковой

частоты характеризуются широкой полосой пропускания, т.е. отношение

7

высшей рабочей частоты к низшей составляет сотни (например, f_в =1400Гц,

f_н=40 Гц, f_в/f_н=350) ;

- широкополосные усилители предназначены для усиления сигналов в очень широкой полосе частот - от нескольких герц или десятков

герц до несколько мегагерц. Они применяются в телевидении для усиления

телевизионных сигналов ( видеосигналов). Отношение высших частот к

низшим для них очень велико и составляет 100 000 ... 1 000 000 ;

-усилители постоянного тока предназначены для усиления не только переменной составляющей сигнала, но и постоянной

составляющей, т.е. могут усиливать напряжение и токи, изменяющие

очень медленно, с частотой от f_o=0 долюбой частоты (обычно до

нескольких килогерц и выше ).

По принципу действия усилительного элемента усилители электрических сигналов делятся на транзисторный, ламповые, магнитные, диэлектрические, акустические, молекулярный и другие. Наибольшее распространение получили транзисторные.

По назначению (области использования) различают усилители

звукозаписи, звукоусиления, магнитофонные, телевизионные, измерительные и т.д.

По виду усиливаемого сигнала различают усилители непрерывных сигналов и импульсных.

Непрерывные (гармонические) усилители предназначены для усиления электрических колебаний, которые можно считать периодическими и разложить на гармонические, т.е. синусоидальные, составляющие раз­ной частоты и амплитуды (например, колебания звуковой частоты ).

Импульсные усилители сигналов предназначены для усиления

крат­ковременных электрических импульсов различной формы, чаще всего ступенчатой, например, в электронных ЭВМ и др.

По электрическому параметру усиливаемого сигнала различают усилители напряжения, тока и мощности. Такое деление является чис­то условным. Оно зависит от того параметра сигнала, который для дан­ного усилителя является наиболее важным, определяющим назначение усилителя. ,