Тема 9.4. Электронные усилители

Классификация и основные параметры усилителей. Принцип усиления напряжения, тока, мощности. Характеристики. Предварительный и оконечный каскады усиления. Понятие об обратных связях и стабилизации режима работы усилителя.

Методические указания по изучению темы 9.4

Усилителем называют устройство, которое позволяет увеличивать без существенного искажения мощность слабого сигнала (воздействия) за счет дополнительного источника энергии, питающего усилитель. Такие устройства необходимы в схемах автоматического управления, в измерительной технике, телемеханике, радиотехнике. Эффект усиления сигнала по мощности происходит за счет того, что схема усилителя с помощью слабого входного сигнала (напряжения, тока) дает возможность управлять поступлением энергии в выходную цепь к нагрузке от более мощного источника — источника питания усилителя (рис. 10). Приборами, управляющими мощностью внутри уси­лителя, могут быть транзисторы или электронные лампы, в соответствии с чем электронные усилители подразделяют на полупроводниковые и ламповые.

Свойства усилителя характеризуются прежде всего коэффициентами усиления по напряжению, току и мощности. Коэффициентом усиления по напряжению называют отно­шение напряжения сигнала на выходе усилителя к напряжению сигнала на его входе:

К_U ⁼ U_вых / U_вх.

Под коэффициентом усиления по току понимают отношение тока сигнала на выходе усилителя (через нагрузку) к току сигнала во входной цепи:

К_I ⁼ I_вых / I_вх

Коэффициентом усиления по мощности называют отношение мощности сигнала на нагрузке к мощности входного сигнала усилителя:

К_P = P_вых / P_вх = U_вых  I_вых /( U_вх  I_вх) = К_U  К_U

В большинстве случаев усиление сигнала, даваемое одним транзистором или лампой, оказывается недостаточным, поэтому используют несколько ступеней усиления, называемых каскадами (рис. 11).

Нередко в усилителях часть выходного напряжения или тока подают через какую-либо цепь обратно на вход усилителя, например, как показано на рис. 12. такую цепь в усилителях называют обратной связью, а цепь, через которую осуществляется эта связь, – звеном обратной связи. При этом в установившихся режимах коэффициент усиления может стать больше или меньше, чем в делителе без обратной связи, в зависимости от того, увеличивает или уменьшает сигнал обратной связи результирующую величину, действующую на входе усилителя ( в приведенном примере U ^/_вх ). В первом случае обратную связь называют положительной, во втором – отрицательной. Так, для приведенного примера усилителя с обратной связью по напряжению результирующей величиной будет напряжение на входе U ^/_вх = U_вх / U_ОС. Разделим левую и правую часть этого уравнения на U_вых, где

U_вх / U_вых = К – коэффициент усиления усилителя без обратной связи;

U ^/_вх / U_вых = К_ОС – коэффициент усиления усилителя с обратной связью;

U ^/_ОС / U_вых =  - коэффициент обратной связи, показывающий, какая часть выходного напряжения поступает обратно на вход.

Следовательно, полученное выражение можно пере­писать в виде

I / K = I / (К_ОС  )

Выразим из последнего соотношения коэффициент усиления усилителя с обратной связью:

К_ОС = K (1  )

Литература: [1] глава 19, стр. 541-560