Основные определения и область применения усилителей.
Часто в технике возникает необходимость усиливать слабые электрические колебания с сохранением их формы.
Усиливаемые электрические колебания называют электрическими сигналами или простосигналами, а устройства, усиливающие сигналы,—усилителями электрических сигналов, или простоусилителями. Эффект усиления возможен только в том случае, если в самом устройстве имеется некоторый источник, из которого черпается энергия для создания увеличенной мощности на выходе. Этот принципиально необходимый для усиления источник энергии называется источником питания.
Энергия источника питания преобразуется в энергию полезного сигнала с помощью так называемых активных элементов. Для связи активных элементов с источником входных колебаний между собой и выходной нагрузкой, а также для того чтобы придать усилителю необходимые частотные свойства, применяют обычные пассивные элементы электрических цепей: резисторы, катушки индуктивности, конденсаторы. Активные и пассивные элементы, выполненные либо в отдельных дискретных деталей, либо в едином технологическом цикле как интегральная схема, соединяются нужным образом и вместе с источником питания образуют усилительное устройство. Для усиливаемых сигналов усилитель, имея два входных и два выходных зажима представляет собой электрический четырехполюсник.
Усилители имеют очень широкое применение; без них невозможно звуковое кино, проводное вещание, телевидение, радиосвязь, дальняя проводная связь, радиовещание, радиолокация, радионавигация, радиоизмерения. Кроме того, усилители используются почти во всех областях промышленности, техники и науки; их применяют в автоматике, телемеханике, следящих, управляющих и регулирующих устройствах, счетно-решающих и вычислительных машинах, в аппаратуре ядерной физики и аппаратуре исследования космического пространства, аппаратуре геологической разведки, точного времени, химического анализа, медицинской, музыкальной аппаратуре и многих других случаях.
Классификация усилителей.
Усилители подразделяют на ряд типов по различным признакам. По роду усиливаемых сигналов их делят на два типа: усилители гармонических сигналов иусилители импульсных сигналов.
Усилители гармонических сигналов или, короче, гармонические усилители, предназначены для усиления гармонических сигналов, т, е. периодических сигналов различной величины и формы, гармонические составляющие которых изменяются сравнительно медленно (много медленнее длительности устанавливающихся процессов в усилителе). К таким усилителям относятся микрофонные усилители, магнитофонные усилители, усилители звукового кино, усилители воспроизведения граммофонной записи, радиовещательные усилители и ряд других.
Усилители импульсных сигналов или, короче, импульсные усилители, предназначены для усиления импульсных периодических и непериодических сигналов различной величины и формы. Устанавливающиеся процессы в таких усилителях должны протекать очень быстро, значительно быстрее времени установления фронтов усиливаемых импульсов. К импульсным усилителям относятся усилители радиолокационных устройств, усилители сигналов телевизионного изображения (видеоусилители), усилители импульсных систем связи, усилители счетно-решающих устройств, усилители многих систем регулирования и управления и т. д.
По полосе усиливаемых частот усилители делят на:
усилители переменною тока, усиливающие сигналы в полосе частот от низшей рабочей частоты fн>0 до высшей рабочей частоты fв, но не усиливающие постоянную составляющую сигналов.
Усилители постоянного тока, усиливающие сигналы в полосе частот от нуля (fн =0) до высшей рабочей частоты fвусиливающие как переменные составляющие сигнала, так и его постоянную составляющую.
Усилители высокой частоты (УВЧ), усиливающие модулированные сигналы высокой частоты, например электрические колебания радиочастоты, применяемые антенной радиоприемника.
Усилители низкой частоты (УНЧ), усиливающие электрические колебания первичного не преобразованного сигнала. Свое название, в настоящее время нередко не соответствующее полосе рабочих частот, УНЧ получили в начале развития усилительной техники, когда частоты первичных сигналов не превышали нескольких килогерц (речь, музыка, телеграфные сигналы).
По характеру зависимости коэффициента усиления усилителя от частоты различают:
Резонансные усилители, у которых усиление изменяется с частотой сигнала по кривой, связанной с законом изменения сопротивления параллельного резонансного контура.
Полосовые усилители, у которых усиление почти постоянно в определенной узкой полосе частот и резко падает за ее пределами; резонансные усилители и полосовые усилители с узкой полосой рабочих частот также называютизбирательными илиселективными усилителями.
Широкополосные усилители, усиливающие очень широкую полосу частот, порядка нескольких мегагерц и больше.
Если подводимые к усилителю сигналы усиливаются им без преобразования их частоты, усилитель называют усилителем прямого усиления; если же частоты сигналов в усилителе преобразуются, усилитель называютусилителем с преобразованием.
По назначению усилители можно разделить на широковещательные, магнитофонные, измерительные, телевизионные, радиолокационные и т. д.
По роду применяемых в усилителе усилительных элементов усилители делят на ламповые, транзисторные, магнитные, диэлектрические и др. Ламповые и транзисторные усилители называютэлектронными усилителями, так как принцип их действия основан на электронных процессах в вакууме и полупроводнике.1