Задание 5. Теоретическая часть

Электрическое устройство, предназначенное для увеличения мощности выходного электрических колебаний с сохранением их формы и частоты засчет использования энергии внешнего источника питания, называются электронным усилителем. Минимальную часть усилителя, способную повышать мощность электрических колебаний, принято называть усилительным каскадом. Усилитель может содержать несколько последовательно соединенных каскадов, расположенных на одном полупроводниковом кристалле.

Электронные усилители сигналов принято классифицировать по назначению, используемым элементам и режимам их работы, форме усиливаемых сигналов и полосе рабочих частот.

Все практические усилительные схемы усиливают мощность входного сигнала, однако в ряде случаев основным показателем усиления является величины выходных напряжений или тока. Поэтому по назначению различают усилители мощности, тока и напряжения.

Усиление электрических сигналов небольшой мощности производится усилителями на биполярных и полевых транзисторах, маломощных высокочастотных сигналов на транзисторах и туннельных диодах, а мощных высокочастотных сигналов на транзисторах, электровакуумных лампах, лампах бегущей волны и аплитронах. Используются также электромагнитные, магнитные и диэлектрические усилители, а для усиления слабых сигналов сантиметрового диапазона волн малошумящие параметрические усилители. Новейшая электронная усилительная техника базируется в основном на линейных интегральных аналоговых и цифровых микросхемах.

Усилительные элементы в усилителях могут работать в линейном и нелинейном режимах. Если усилительный элемент работает в линейном режиме , то усилитель относится к классу линейных, считается активным линейным четырехполюсником, и на него распространяются все свойства линейных цепей. Если усилительный элемент работает в нелинейном режиме, то усилитель является нелинейным устройством, хотя по форме входной и выходной сигналы почти всегда совпадают.

По форме усиливаемых входных сигналов различают усилители гармонических и импульсных сигналов.

В зависимости от нижней граничной частоты усиливаемых сигналов усилители подразделяются на усилители постоянного тока и переменного тока. Усилители переменного тока усиливают лишь гармонические составляющие сигнала в определенной полосе частот: от нижней до верхней.

Усилителям низкой частоты свойственно усиление сигналов в частотном диапазоне от десятков герц до десятков килогерц. Усилители промежуточной частоты применяются в диапазоне от сотен килогерц до десятков мегагерц. Усилители высокой частоты и усилители сверхвысокой частоты усиливают сигналы от сотен мегагерц до десятков гигагерц.

Усилители бывают узкополосными и широкополосными. У широкополосных усилителей ширина рабочей полосы соизмерима со средней частотой. Они усиливают импульсные сигналы.

Основным параметром усилителя является частотный коэффициент передачи. Обычно входное и выходное значение сигнала являются однотипными , поэтому частотный коэффициент передачи является коэффициентом усиления.

В зависимости от характера входной и выходной величин усиливаемых сигналов различают коэффициенты усиления по напряжению, току, мощности. Коэффициенты усиления отражают АЧХ усилителя.

Усилительный каскад, работающий непосредственно на нагрузку, называют выходным каскадом. Остальные каскады являются маломощными и относятся к входным и предварительным.[4]