Усилители электрических сигралов
1. Усиление – это процесс управления потоком энергии, поступающей от источника питания в нагрузку. Причем, мощность, требующаяся для управления, как правило, значительно меньше мощности, выделяемой в нагрузке.
2. Усиление – это процесс увеличения мощности управляющего сигнала за счёт преобразования энергии источника питания в энергию выходного сигнала. Форма сигнала при усилении должна сохраняться без существенных искажений.
Усилителем называется устройство, которое осуществляет управление значительными потоками энергии с помощью управляющих сигналов меньших энергий.
Очевидно, что эффект усиления сигнала по мощности наблюдается только в том случает, когда имеется источник энергии.
Структурная схема усилителя.
Р1 – мощность источника сигнала;
Р2 – мощность усиленного сигнала, поступающего в нагрузку;
Р0 – мощность, отбираемая от источника питания.
При усилении выполняется соотношение Р2>Р1.
Р1 – определяет алгоритм передачи энергии от источника питания в нагрузку.
Источники сигналов: микрофоны, термопары, фотоэлементы, антенны, датчики физических величин и т.п.; а также усилители, уровни выходных сигналов которых недостаточны для нагрузки (например: термопара - единицы мВт атомный реактор – сотни кВт – для стабилизации t˚C)
Источник энергии: выпрямитель, стабилизатор, химический источник тока, батарея фотоэлементов, термобатареи и т.д.
Нагрузка: телефоны, динамики, ЭЛТ, светодиоды, электромеханические исполнительные элементы и т.п.
Классификация усилителей.
Классификация усилителей может быть произведена по нескольким признакам:
I. По назначению: напряжения, тока, мощности.
- Усилитель напряжения:
- Усилитель тока:
- Усилитель мощности:
II. По типу усилительных элементов: полупроводниковые, ламповые, магнитные, изолирующие, оптоэлектронные и др.
III. По виду усиливаемых сигналов: гармонических сигналов, импульсные.
IV. По числу усилительных каскадов: однокаскадные, многокаскадные.
V. По диапазону частот электрических сигналов – это один из наиболее существенных признаков классификации.
По этому признаку различают следующие основные типы усилителей:
1. Усилители низкой частоты (УНЧ) – предназначены для усиления непрерывных периодических сигналов, частотный спектр которых от десятков Гц до десятков кГц. Характерная особенность: - велико, от нескольких десятков до десятков тысяч (например, звуковой диапазон: 20Гц÷20кГц).
2. Усилители постоянного тока (УПТ) – более точно: усилители медленно меняющихся напряжений и токов. Усиление от до - десятки и сотни кГц. Усиливают как переменную, так и постоянную составляющую сигнала.
3. Избирательные (или селективные) усилители – работают в очень узкой полосе частот (обычно ). Могут использоваться как на низких, так и на высоких частотах в качестве частотных фильтров, выделяющих или подавляющих заданный диапазон частот. Это достигается в большинстве случаев за счёт использования одного или нескольких колебательных (резонансных) контуров. Всвязи с этим их часто называют резонансными, или полосовыми.
4. Широкополосные усилители – работают в очень широкой полосе частот (от единиц кГц до нескольких МГц и выше). Такие сигналы часто воспроизводятся на экранах и регистрируются визуально – поэтому их часто называют видеоусилителями.