3. Классификация усилителей

Обычно усилители классифицируют по нескольким признакам: вид усиливаемого сигнала, полоса усиливаемых частот, назначение, тип используемого усилительного элемента. Названные признаки не исключают и другие принципы деления усилителей на различные группы.

В связи с наличием двух типов аналоговых сигналов, усилители делятся на усилители гармонических и импульсных сигналов.

По ширине полосы и абсолютным значениям усиливаемых частот различают усилители постоянного и переменного тока, усилители звуковой и радиочастоты, узкополосные (селективные) и широкополосные усилители. Спектры сигналов для перечисленных усилителей представлены на рис. 1.2.

У силители постоянного тока предназначены для усиления сигналов, лежащих в диапазоне частот от f = 0 до f_В (рис. 1.2, а), т.е. они усиливает сколь угодно медленно изменяющиеся сигналы, в том числе и постоянную составляющую. Усилители переменного тока постоянную составляющую не усиливают, т.е. спектр усиливаемых ими сигналов ограничен частотами f_Н и f_В (рис.1.2, б, в).

Усилители звуковой частоты предназначены для работы в нижней части частотного диапазона и служат для усиления немодулированных сигналов. Для этих усилителей характерно неравенство f_В/f_Н>1.

Усилители радиочастоты предназначены для усиления модулированных сигналов. К ним же относятся и усилители промежуточной частоты. Для усилителей этой группы характерно следующее приблизительное равенство f_В/f_Н ~ 1(рис. 1.2, в).

Равенство f_В/f_Н ~ 1 присуще также узкополосным или избирательным усилителям. Усилители, для которых выполняется неравенство f_В/f_Н > 1, называются широкополосными.

Целевое использование усилителей служит критерием для классификации усилителей по назначению: магнитофонные, телевизионные, радиолокационные, связные, измерительные, осциллографические и т.д.

Присутствие в названии усилителя слов транзисторный, ламповый, магнитный, диодный, диэлектрический и т.д. говорит о том, какой тип усилительного элемента в нем используется.

4. Параметры усилителей: Выходные и входные данные

По мере повышения входного испытательного сигнала (после определенной величины) форма сигнала на выходе усилителя начинает все больше отличаться от формы сигнала на его входе. Это отличие объясняется появлением нелинейных искажений, которые и ограничивают дальнейшее увеличение выходного сигнала. Мощность Р2, развиваемая усилителем в заданной нагрузке, при условии, что нелинейные искажения не превышают определенный уровень, называется номинальной выходной мощностью. Эта мощность непосредственно связана с номинальными выходными напряжением U₂, током I₂ и сопротивлением нагрузки Z₂. В общем случае Z₂ является комплексной величиной. Однако при проведении испытаний и расчетов обычно задаются такими условиями, при которых Z₂ может быть заменено его активной составляющей R₂. В этом случае

. (1.1)

Существует большое количество случаев, когда интерес представляет только выходное напряжение U₂.

В технике связи приходится обращать серьёзное внимание на согласование усилителя с нагрузкой, что приводит к необходимости определения выходного сопротивления усилителя:

где U_2ХХ и I_2КЗ - выходное напряжение холостого хода и ток короткого замыкания.

Входная цепь усилителя также характеризуется номинальными значениями входных мощности Р₁, напряжения U₁, тока I₁ и входным сопротивлением Z_ВХ. Обычно в режиме испытаний выбираются такие условия, при которых Z_ВХ = R_ВХ, и тогда

Источник сигнала, действующий на входе усилителя, обычно представляется в виде генератора ЭДС Е₁ (реже генератора тока) с внутренним сопротивлением Z₁.