Министерство образования и науки России

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого»

____________________________________________________________

ИФНиТ

Кафедра «Радиофизика»

А.А.СОЧАВА

РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ ЦЕПИ И СИГНАЛЫ

Конспект лекций

Санкт-Петербург

2017

Радиотехнические цепи и сигналы

Глава №1. Усиление электрических колебаний.

§1.Принцип усиления. Классификация усилителей.

Усилителем называют устройство, которое служит для преобразования информационных сигналов, и для которого выполнено условие: мощность сигнала, несущего информацию, на выходе устройства больше чем на входе. Усиление - можно определить как непрерывный процесс управления большим количеством энергии с помощью малых затрат энергии.

Форма как управляющей, так управляемой энергии может быть разной:

электрической, механической, световой.

Мы в этом курсе будем рассматривать усиление и усилители электрических сигналов.

Управляющий источник энергии - источник сигнала; цепь, по которой поступает энергия - входная цепь, вход усилителя.

Потребитель усиленных сигналов - нагрузка усилителя, выходная цепь, выход.

Как уже было сказано, мощность усиливаемых сигналов, отдаваемая в нагрузку должна быть больше мощности, подводимой к входу, отсюда следует: усилитель не может работать без источника дополнительной энергии.

Источник управляемой энергии, преобразуемой усилителем в энергию усиливаемых сигналов, называют источником питания усилителя или основным источником питания. Кроме основного существует еще вспомогательные источники питания, энергия которых не преобразуется в усиливаемые сигналы, а служит для приведения усилительных элементов в рабочее состояние (пример источники напряжения смещения для транзисторов и т. д.)

Усилители находят широкое применение в радиосвязи и радиовещании, радиолокации, телевидении, проводной связи, аппаратуре записи и воспроизведения звука и видео, измерительной аппаратуре, ЭВМ, следящих и управляющих устройствах, аппаратуре геофизической разведки, точного времени, медицине.

Классификация усилителей:

Усилители можно классифицировать: по характеру усиливаемых сигналов, по полосе усиливаемых частот, по назначению усилителя, по роду используемых усилительных элементов.

• По характеру усиливаемых сигналов:

a) Усилители гармонических сигналов. Для усиления непрерывных и квазипериодических электрических сигналов, гармоническая составляющая которых меняется много медленнее нестационарных (переходных) процессов в усилителе.

Примеры: звукозаписывающая аппаратура, многие усилители измерительной аппаратуры.

б) Усилители импульсных сигналов (или импульсные усилители). Предназначены для усиления электрических импульсов различной формы и величины.

Нестационарные процессы в таких усилителях должны быть настолько короткими по времени, чтобы форма усиливаемых сигналов этими процессами почти не менялась. Усилители импульсных радиолокационных и навигационных систем, усилители цифровых сигналов телевизионные видео усилители и т. д.

• По ширине полосы частот и абсолютным значениям усиливаемых усилителем частот:

а) Усилители постоянного тока. Хотя правильнее было бы называть их усилителем медленно меняющихся токов и напряжений полоса от до высшей рабочей частоты , т.е. усиливающие как переменную, так и постоянную составляющие сигнала.

б) Усилители переменного тока. Усиливающие лишь переменную составляющую сигнала в полосе частот от низшей рабочей частоты до верхней частоты .

в) Усилители высокой частоты. Для усиления колебаний модулированной высокой частоты, например, радиосигналов. Иногда подразделяют:

10МГц 1ГГц - ВЧ

свыше 1 ГГц - СВЧ

г) Усилители промежуточной частоты. Например, усилители модулированных колебаний, применяемые в радиоприемных устройствах супергетерофазного типа. Усилители высоких и промежуточных частот обычно характеризуются малой величиной отношения .

д) Усилители низких частот. По смыслу близки к усилителям постоянного тока (к ним относятся усилители звуковых частот). Усилители преобразованной частоты не всегда можно отнести к усилителям НЧ. Так для усиления сигнала TV изображения 3 10МГц

усилитель называют особо видео усилитель.

• По отношению к полосе усиливаемых частот усилители бывают:

а) Широкополосными и выше.

б) Избирательные и селективные усиливающие сигналы в узкой полосе частот, за ее пределами усиления резко падает.

в) Резонансные с резонансной характеристикой.

Кроме того, если усилители прямого усиления

усилители с преобразованием частоты

Усилители различаются также по назначению, конструкции и.т.п. Пере-

числить все возможные конфигурации крайне сложно. Еще электронные

усилители можно разделить на ламповые ВЧ и СВЧ (особенно большой мощности) и полупроводниковые транзисторные разных типов, диодные (например, параметрические и.т.п.).

Поскольку обычно усилитель имеет отдельные вход и выход сигнала, то его можно определить как активный четырехполюсник. В тоже время простейшие активные элементы, как правило, транзисторы и лампы имеют по 3 сигнальных вывода. Необходимо провести некоторые сведения из теорий 3 - полюсников.