Назначение усилителей

По назначению различают усилители напряжения, тока и мощности, по виду нагрузки — резисторные, резонансные, трансформаторные, дроссельные и т. д.

В зависимости от области рабочих частот усилители бывают, низкой (звуковой) частоты (от 20...30 Гц до 20 кГц), высокой (свыше 100 кГц) и постоянного тока, предназначенные для усиления постоянных и медленно изменяющихся напряжений и токов

Обобщенная схема усилителей 2 рис

Классификация усилителей.

1. По усиливаемому параметру (величине) электрического сигнала: ЭУ напряжения, тока или мощности. Следует заметить, что любой усилитель (напряжения или тока) является усилителем мощности, которую можно получить на выходе при большом напряжении и малом токе, так и наоборот – большом токе и малом напряжении. Очевидно, что такая классификация усилителей определяется по наиболее выраженной отдаче в нагрузку соответственно напряжения, тока или мощности. Следует также помнить, что повышать величину тока или напряжения возможно и с помощью трансформатора, однако, в отличие от усилителя трансформатор мощность не усиливает, а является лишь преобразователем напряжения или тока при неизменной мощности. 2. По полосе и значению усиливаемых частот входного сигнала: усилители постоянного тока (УПТ), усилители низкой, высокой, промежуточной частот (УНЧ, УВЧ, УПЧ), а также узкополосные и широкополосные усилители (УПУ и ШПУ). Так как полоса усиливаемых частот определяется видом нагрузки (резонансный контур или резистивная нагрузка), то в этой классификационной группе ЭУ различают резонансные и апериодические усилители. 3. По характеру и виду усиливаемого сигнала: ЭУ непрерывных сигналов (гармонических или квазигармонических, у которых сигнал медленно меняется во времени) и ЭУ импульсных сигналов, в которых импульсный сигнал прямоугольный, пилообразный и других форм меняется во времени настолько быстро, что форма выходного сигнала полностью определяется процессом установления колебаний в усилителе, т.е. переходным процессом. 4. По виду используемого усилительного прибора: ламповые, транзисторные, тиристорные, квантовые, парамагнитные (на СВЧ вакуумных приборах – клистронах, магнетронах, лампах бегущей волны – ЛБВ) и другие. 5. По виду амплитудной характеристики (зависимости выходного напряжения или тока от входной величины): линейные, логарифмические, усилители – ограничители и т.д. Существует и ряд других классификаций внутри перечисленных классификационных групп, отражающих схемы включения УП и режимы его работы, например, усилители с общей базой (ОБ), общим эмиттером (ОЭ), общим коллектором (ОК), функционирующие в режимах А, В, АВ, С и других режимах. А также усилители с обратной связью, распределённым усилением т.д.

2. Основные параметры электронных усилителей

3.    Свойства усилителей во многом определяются областью их применения. Чтобы судить о возможности использования конкретного усилителя в том или ином электронном устройстве, необходимо знать его основные параметры. К ним кроме коэффициента усиления относятся чувствительность, выходная мощность, диапазон усиливаемых частот, входное и выходное сопротивления, коэффициент нелинейных искажений и некоторые другие.    Выходной является мощность, отдаваемая усилителем в нагрузку. Различают номинальную и максимальную выходную мощность. Номинальной (P_ном) называют такую наибольшую выходную мощность, при которой искажения усиливаемого сигнала не превышают некоторого оговоренного заранее значения (обычно 3...5%). С возрастанием выходной мощности увеличиваются и искажения усиливаемого сигнала. Наибольшую мощность, которую можно получить от усилителя при уровне искажений усиливаемого сигнала до 10 %, называют максимальной (Р_макс). Максимальная выходная мощность может в 2..10 раз превышать номинальную.     Чувствительностью усилителя называют напряжение низкочастотного сигнала в милливольтах или микровольтах, подаваемого на его вход, при котором усилитель отдает в нагрузку номинальную мощность.  Чем меньше это входное напряжение, тем выше чувствительность. Например, усилитель, на который сигнал подается ,от микрофона, должен обладать чувствительностью 1...2 мB, а для усилителя, воспроизводящего грамзаписи от пьезоэлектрических звукоснимателей, достаточна чувствительность 100...200 мВ.   Диапазон усиливаемых частот — это область рабочих частот усилителя, в границах которой его коэффициент усиления изменяется, в пределах, заданных техническими условиями.    Усилитель по-разному усиливает электрические колебания различных частот. График зависимости коэффициента усиления от частоты усиливаемых сигналов называют амплитудно-частотной. характеристикой (АЧХ)усилителя.    Диапазон частот ΔF, в пределах которого коэффициент усиления уменьшается не более, чем в 0,7 раз от максимального значения, называют полосой пропускания усилителя.  По значению полосы пропускания усилители подразделяются на широкополосные и узкополосные.  Ширина полосы пропускания зависит от вида нагрузки. Узкополосные усилители, в качестве коллекторной нагрузки обычно имеют колебательный контур и называются резонансными или избирательными. Такие усилители широко применяются в супергетеродинных радиоприемниках для выделения из множества сигналов, принятых антенной, сигналов нужной радиостанции.   Входное сопротивление — сопротивление переменному току, протекающему между входными зажимами усилителя. Оно зависит от  схемы усилителя, частоты переменного входного напряжения, его амплитуды и некоторых других факторов.   Выходное сопротивление характеризует внутреннее сопротивление усилителя переменному току.    От правильного выбора входного и выходного сопротивления во многом зависят входная и выходная мощность усилителя и работа всего устройства.   Коэффициент нелинейных искажений, называемый иногда коэффициентом гармоник, отображает уровень нелинейных искажений усилителя. Усилитель не является линейным элементом, поэтому при поступлении на его вход гармонического сигнала, изменяющегося с частотой f₁ в выходном сигнале возникнут дополнительные составляющие с частотами f₂=2f₁, f₃=3f₁ и т. д. Чем больше амплитуда этих дополнительных составляющих, тем выше коэффициент нелинейных искажений усилителя. Допустимая величина вносимых усилителем нелинейных искажений определяется назначением и областью применения усилителя.    Человеческое ухо представляет собой высококачественный анализатор спектра, сразу же обнаруживающий появление новых гармонических составляющих в выходном сигнале. Оно очень чувствительно даже к небольшим нелинейным искажениям. Поэтому в усилителях радиоаппаратуры высокого качества коэффициент нелинейных искажений не должен превышать 1...2%.

4. Эмиттерный повторитель — частный случай повторителей напряжения на основе биполярного транзистора. Характеризуется высоким усилением по току и коэффициентом передачи по напряжению, близким к единице. При этом входное сопротивление относительно велико (однако оно меньше, чем входное сопротивление истокового повторителя), а выходное — мало