Краткая классификация усилителей

В зависимости от назначения и типа обрабатываемого сигнала усилители делятся:

1) Усилители постоянного тока (УПТ) или напряжения; I₌, (U₌). Усиливают в полосе частот от 0 до F_в. Недостаток: дрейф нуля на выходе (изменение выходного U при отсутствии входного сигнала под воздействием различных факторов).

Разновидность - дифференциальный УПТ. Имеет два входа, реагирует на разность входных сигналов. На базе дифференциальных УПТ построены операционные усилители.

2) Усилители низкой частоты (УНЧ). Для усиления сигналов переменного тока или напряжения I_~, (U_~) в диапазоне частот от F_н÷F_в (F_н>0, F_в≈до100-200 кГц)

3) Широкополосные усилители. Работают с переменным и постоянным токами. Усиливают в диапазоне F_в≈1-1000 мГц.

Требование: постоянство коэффициента усиления в этом диапазоне частот.

(2.1)

4) Частотно-избирательный усилитель (усилитель высокой частоты, УВЧ). усиливают в диапазоне частот F_н÷F_в=∆F, – центральная рабочая частота.

(2.2)

5) Усилители мощности. Обладают небольшим коэффициентом передачи по U и большим по I (и Р).

- линейные;

- двухтактные (с высоким КПД)

6) Усилители высокой чувствительности.

Обладают большим коэффициентом усиления, предназначены для усиления слабых сигналов, сказываются шумы.

7) Прочие Логарифмические усилители, усилители заряда…

Классификация усилителей по элементной базе

Ламповый усилитель — усилитель, усилительными элементами которого служат электронные лампы (триод, тетрод, пентод, гексод)

Полупроводниковый усилитель — усилитель, усилительными элементами которого служат полупроводниковые приборы (транзисторы, микросхемы и др.)

Гибридный усилитель — усилитель, часть каскадов которого собрана на лампах, часть — на полупроводниках

Квантовый усилитель — устройство для усиления электромагнитных волн за счёт вынужденного излучения возбуждённых атомов, молекул или ионов.

Классификация усилителей по типу нагрузки

Нагрузка: емкостная , резистивная, индуктивная, резонансная

Основные внешние характеристики усилителя.

1. Коэффициент усиления по U. (2.3)

K_U – амплитудно-частотная характеристика; φ(ω) – фазочастотная характеристика.

2. Коэффициент усиления по I. (2.4)

3. Коэффициент усиления по Р.

(2.5) (2.6) (2.7)

4. Переходная характеристика. Реакция усилителя на входное воздействие (U) в виде единичного скачка

Рис.2.2 переходная характеристика

Из ТОЭ:

изображение 1-го скачка (2.8)

изображение переходной характеристики

(2.9)

5. Ширина полосы пропускания.

Рис.2.3 АЧХ усилителей (УПТ, УНЧ, УВЧ)

6. Амплитудная характеристика

7. Динамический диапазон входных сигналов

(2.10)

8. Нелинейные искажения (характеризуют качество усилителя).

Вызваны наличием нелинейных элементов, обогащающих спектр выходного сигнала

(2.11)

9. Чувствительность усилителя. Пороговая и реальная; Пороговая чувствительность –э то такой уровень входного сигнала (Uп или Рп) при котором на выходе отношение сигнал-шум равно 1.

P_ш=4kTFRe[z] ф-ла Найквиста (2.12)

Реальная чувствительность - субъективная характеристика, связана с пороговой через коэффициент различимости q >1 (субъективный).

U_р=qU_п

10. Входное и выходное сопротивление усилителя.

Рис.2.4 Эквивалентная схема усилителя

, (2.13)

При R_г<<R_вх Uвх =U_Г

, (2.14)

При R_вых<<R_н Uвых =U_хх (2.15)

11. Помехи, фон и шумы на выходе.

- фон переменного тока; - собственные шумы (усилителя или источника сигнала).

Характеризуется коэффициентом шума усиления (отношение шума на выходе к сигнал-шум на входе)

N_ш = h_вых / h_вх, h = P_c/P_ш (2.16)

12. Потребляемая мощность и коэффициент полезного действия (КПД) усилителя

определяется отношением:

η = P₂/P₀ (2.17)

13. Эксплуатационные параметры

- температурный диапазон;

- массо-габаритные характеристики;

- устойчивость к вибрациям и пр;