Обобщенная схема электронных усилителей и их Классификация

Электронным усилителем называют устройство, обеспечивающее увеличение мощности электрических сигналов, поступающих на его вход.

Увеличение мощности сигнала в усилителе происходит за счет преобразования энергии источника питания. Это преобразование осуществляется с помощью активных элементов, обладающих управляющими свойствами: биполярных и полевых транзисторов, электронных усилительных ламп и др.

Обобщенная схема простейшего усилителя изображена на рис.146. Ко входу усилителя (точки 1—2) подключен источник входного сигнала с действующим значением ЭДС Еu, и внутренним сопротивлением Ru.

Источниками входных сигналов могут быть различные устройства: микрофон, фотоэлемент, пьезоэлемент, термопара, антенна, предыдущий усилитель и др. Маломощный входной сигнал управляет расходом энергии источника питания значительно большего уровня мощности. Таким образом, благодаря использованию управляющего (активного) элемента и более мощного источника питания, представляется возможность усиления мощности входных сигналов.

В выходной цепи усилителя действует усиленный сигнал, что отображено на схеме наличием источника напряжения KUвх с выходным сопротивлением Rвых. Для выделения усиленного сигнала в выходную цепь включается нагрузка Rн (точки 3—4).

Рис.146. Обобщенная схема усилительного каскада

Входное и выходное сопротивления усилителя, а также входные и выходные токи и напряжения в общем случае являются комплексными. Однако для большинства рассматриваемых далее усилителей их можно считать активными.

Нагрузкой может служить резистор, колебательный контур, обмотка трансформатора или электродвигателя, отклоняющая система ЭЛТ и др. Разделяют нагрузки по постоянному и переменному токам.

Нагрузка по постоянному току образуется сопротивлением цепи, по которой протекает постоянная составляющая выходного тока. Сопротивление цепи, по которой протекает переменная составляющая выходного тока, образует нагрузку по переменному току. Для разделения нагрузок по постоянному и переменному токам применяются разделительные конденсаторы и трансформаторы

Простейший усилитель (рис.146) содержит один активный элемент. Этот элемент с присоединенными к нему пассивными элементами выполняет функцию усиления подаваемого на него электрического сигнала и называется каскадом усиления, или усилительным каскадом. Усилитель может состоять из нескольких каскадов усиления, т. е. быть многокаскадным.

Электронные усилители можно квалифицировать по ряду признаков.

По параметру усиливаемого сигнала усилители подразделяются на усилители напряжения, усилители тока и усилители мощности.

Усилитель напряжения обеспечивает на нагрузочном сопротивлении заданное выходное напряжение. В таком режиме усилитель работает при выполнении условий Rвх >> Rн и Rн>>Rвых, что обеспечивает относительно большие изменения напряжения на нагрузке при небольших изменениях токов во входной и выходной цепях.

В режиме усиления тока необходимо выполнение условий R вх>> Rн и R н<< Rвых, при которых обеспечивается прохождение заданного тока в выходной цепи при малых значениях напряжения.

Для усилителя мощности необходимо согласование входной цепи с источником входного сигнала и выходной цепи с сопротивлением нагрузки, это будет при выполнении условий Rвх ≈Rн и Rн ≈ Rвых.

По роду усиливаемых сигналов различают усилители непрерывных (гармонических) и импульсных сигналов.

По характеру изменения во времени входного сигнала различают усилители медленно меняющегося (постоянного) и переменного токов. Для усилителей постоянного тока характерно наличие усиления уже на нижней частоте f= 0. В свою очередь, усилители переменного тока делятся на усилители низкой частоты, высокой частоты, узкополосные и широкополосные.