-
Усилители
-
Каскадирование как принцип построения электронных устройств
-
Все электронные схемы, начиная от простейшего линейного электронного усилителя и заканчивая сложнейшей вычислительной машиной, строятся с использованием двух структурных схемотехнических приемов:
-
каскадирование;
-
введения обратных связей.
Каскадом называется простейшая функционально законченная схема, дальнейшее деление которой нецелесообразно. Каскад может содержать активные элементы, а может состоять только из пассивных элементов. К типичным функциям, выполняемым каскадом, относят:
-
усиление по напряжению, току, мощности;
-
ослабление по напряжению, току, мощности;
-
фильтрацию сигналов;
-
генерацию сигналов;
-
выполнение математических операций (суммирование, интегрирование, умножение и т. п.).
В общем случае каскад может выполнять несколько функций; с другой стороны, для реализации одной функции может использоваться схема, состоящая из нескольких каскадов.
Сигнал из одного каскада должен передаваться в последующие. На практике чаще всего используется непосредственная, емкостная, индуктивная и оптоэлектронная связи между каскадами (рис. 45). Очевидно, что постоянная составляющая сигнала может передаваться из каскада в каскад только при непосредственной или оптоэлектронной связи.
Рис. 45
Следует отметить, что при реализации индуктивной или оптоэлектронной связи между каскадами отсутствуют цепи для протекания электрического тока. В этом случае говорят о гальванической развязке (разделении) каскадов.
-
Классификация усилителей
Каскад, выполняющий функцию усиления (по напряжению, току, мощности), называют усилительным. В общем случае усилителем называется устройство, с помощью которого путем затраты небольшого количества электрической энергии управляют энергией существенно большей. Усилители находят широкое применение в различных областях науки и техники, в том числе при построении систем автоматизации производственных процессов.
В состав усилителя входят усилительный (активный) элемент, пассивные элементы и источник питания. Назначение усилительного элемента — преобразование электрической энергии источника питания в энергию усиливаемых выходных сигналов. Усиливаемый сигнал, подаваемый на вход усилителя, осуществляет управление процессом преобразования этой энергии. В результате выходной сигнал является функцией входного сигнала. Мощность выходного сигнала во много раз превышает мощности усиливаемого сигнала. Мощность усиленных сигналов выделяется в нагрузке, которую включают в выходную цепь усилителя.
Усилитель можно представить в виде четырехполюсника, к входным зажимам которого подключен источник сигнала, а к выходным — нагрузка (рис. 46).
|
Рис. 46 |
л9р1 |
Если один усилительный каскад не обеспечивает нужного усиления сигнала, используют несколько усилителей, соединяя их между собой с помощью тех или иных элементов связи: резисторов, конденсаторов, трансформаторов и др.
Все усилители можно классифицировать по следующим признакам:
-
по частоте усиливаемого сигнала: усилители низкой частоты (УНЧ) для усиления сигналов от единиц Гц до десятков и сотен кГц; широкополосные усилители, усиливающие сигналы до десятков МГц; избирательные усилители, усиливающие сигналы в определенном диапазоне частот;
-
по роду усиливаемого сигнала: усилители постоянного тока (УПТ), усиливающие сигналы с частотами от нуля Гц; усилители переменного тока, которые не способны усиливать сигнал с частотой ноль Гц;
-
по функциональному назначению: усилители напряжения, тока, мощности.