Усилители на дискретных элементах. 

Усилителем электрических колебаний называется устройство, которое позволяет при наличии на его входе колебания с некоторым уровнем мощности получить на выходной нагрузке те же колебания, но с большим уровнем мощности. Эффект увеличения мощности (усиление) 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 (униполярных и биполярных транзисторов, электронных ламп). 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 виде отдельных дискретных деталей, либо в едином технологическом цикле как интегральная схема, соединяются нужным образом (собственно усилитель) и вместе с источником питания образуют усилительное устройство.

Усилительные устройства широко используются для увеличения таких параметров электрического сигнала, как напряжение, ток, мощность. Усилители электрических сигналов по принципу действия и конструктивному исполнению весьма разнообразны. Наиболее часто используются электронные усилители, обладающие рядом таких преимуществ, которые позволяют применять их во многих областях науки и техники. Они конструируются на базе электронных приборов. В электронных усилителях источник управляющей энергии называют источником сигнала, а цепь усилителя, в которую поступают его электрические колебания, — входом усилителя. Устройство, к которому подводят усиленные электрические сигналы, называют нагрузкой, а цепь усилителя, к которой подключается нагрузка, — входом усилителя. Источник энергии, необходимый для функционирования схемы усилителя, называется источником питания. Наиболее часто используются источники питания с постоянным напряжением.

Структурная схема усилителя включает источник сигнала с э.д.с. Е_I и внутренним сопротивлением Z₁, непосредственно усилитель Z_y, источник питания Е и нагрузку Z₂ (рис. 1.1.1).

Рис. 1.1.1. Структурная схема электронного усилителя.

 Под Z_y понимается эквивалентное сопротивление усилителя, которое зависит либо от напряжения U₁, либо от тока I₁ во входной цепи усилителя. В качестве Z_y используется электровакуумный или полупроводниковый прибор. Так как напряжение питания Е_пит приложено к последовательно соединенным сопротивлениям Z_y и Z₂, то ток I₂ выходной цепи и напряжение U₂ на нагрузке изменяются в соответствии с изменениями сопротивления Z_y, которое зависит от входного сигнала.

В усилителе всегда мощность в выходной цепи должна быть больше мощности во входной Р_вых > Р_вх. Согласно схеме часть мощности источника питания Р_пот расходуется на сопротивление Z_y, то есть

Р_ист = Р_вых + Р_пот

Обычно в усилителе выходное напряжение или выходной ток прямо пропорциональны величине входного управляющего воздействия.

Усилители, предназначенные для совершенно различных целей, могут обладать идентичными свойствами.

В таблице 1.1.1 приводится общепринятая классификация электронных усилителей. Тип усилителя определяется по соответствующему классификационному признаку.

���������������������������������������������� �������������������������������������������Таблица 1.1.1

Основные показатели усилителей: коэффициент усиления, амплитудная, частотная, фазовая и переходная характеристики, чувствительность этих характеристик к различным изменениям, допустимый уровень линейных и нелинейных искажений, уровень собственных шумов устройства, его коэффициент полезного действия, необходимый уровень выходного сигнала на заданной нагрузке, динамический диапазон изменения входного и выходного сигналов. Ниже все эти показатели рассматриваются подробно.