Электронный усилитель это: Электронный усилитель | это… Что такое Электронный усилитель?

Электронный усилитель | это… Что такое Электронный усилитель?

Электронный усилитель — усилитель электрических сигналов, в усилительных элементах которого используется явление электрической проводимости в газах, вакууме и полупроводниках. Электронный усилитель может представлять собой как самостоятельное устройство, так и блок (функциональный узел) в составе какой-либо аппаратуры — радиоприёмника, магнитофона, измерительного прибора и т. д.

Содержание 1 История 2 Устройство и принцип действия 2.1 Структура усилителя 2.2 Каскады усиления 2.3 Режимы (классы) мощных усилительных каскадов 3 Классификация 3.1 Аналоговые усилители и цифровые усилители 3.2 Виды усилителей по элементной базе 3.3 Виды усилителей по диапазону частот 3.4 Виды усилителей по полосе частот 3.5 Виды усилителей по типу нагрузки 3.6 Специальные виды усилителей 3. 7 Некоторые функциональные виды усилителей 3.8 Усилители в качестве самостоятельных устройств 4 Основные нормируемые параметры 5 См. также 6 Примечания 7 Литература 8 Ссылки

История

• 1904 год — Ли де Форест на основе созданной им электронной лампы — триода разработал устройство усиления электрических сигналов (усилитель), состоящий из нелинейного элемента (лампы) и статического сопротивления Ra, включенного в анодную цепь.
• 1932 год — Гарри Найквист определил условия устойчивости (способности работать без самовозбуждения) усилителей, охваченных отрицательной обратной связью.
• 1942 год — в США построен первый операционный усилитель — усилитель постоянного тока с симметричным (дифференциальным) входом и значительным собственным коэффициентом усиления (более 1000) как самостоятельное изделие. Основным назначением данного класса усилителей стало его использование в аналоговых вычислительных устройствах для выполнения математических операций над электрическими сигналами.
  Отсюда его первоначальное название — решающий.

Устройство и принцип действия

УНЧ с обратной связью. Типичная схема

Структура усилителя

• Усилитель представляет собой в общем случае последовательность каскадов усиления (бывают и однокаскадные усилители), соединённых между собой прямыми связями
• В большинстве усилителей кроме прямых присутствуют и обратные связи (межкаскадные и внутрикаскадные). Отрицательные обратные связи позволяют улучшить стабильность работы усилителя и уменьшить частотные и нелинейные искажения сигнала. В некоторых случаях обратные связи включают термозависимые элементы (термисторы, позисторы) — для температурной стабилизации усилителя или частотнозависимые элементы — для выравнивания частотной характеристики
• Некоторые усилители (обычно УВЧ радиоприёмных и радиопередающих устройств) оснащены системами автоматической регулировки усиления (АРУ) или автоматической регулировки мощности (АРМ). Эти системы позволяют поддерживать приблизительно постоянный средний уровень выходного сигнала при изменениях уровня входного сигнала.
• Между каскадами усилителя, а также в его входных и выходных цепях, могут включаться аттенюаторы или потенциометры — для регулировки усиления, фильтры — для формирования заданной частотной характеристики и различные функциональные устройства — нелинейные и др.
• Как и в любом активном устройстве в усилителе также присутствует источник первичного или вторичного электропитания (если усилитель представляет собой самостоятельное устройство) или цепи, через которые питающие напряжения подаются с отдельного блока питания.

Каскады усиления

• Каскад усиления — ступень усилителя, содержащая один или несколько усилительных элементов, цепи нагрузки и связи с предыдущими или последующими ступенями.
• В качестве усилительных элементов обычно используются электронные лампы или транзисторы (биполярные, полевые), иногда, в некоторых специальных случаях, могут применяться и двухполюсники, например, туннельные диоды (используется свойство отрицательного сопротивления) и др. Полупроводниковые усилительные элементы (а иногда и вакуумные) могут быть не только дискретными (отдельными) но и интегральными (в составе микросхем), часто в одной микросхеме реализуется полностью законченный усилитель.
• В зависимости от способа включения усилительного элемента различаются каскады с общей базой, общим эмиттером, общим коллектором (эмиттерный повторитель) (у биполярного транзистора), с общим затвором, общим истоком, общим стоком (истоковый повторитель) (у полевого транзистора) и с общей сеткой, общим катодом, общим анодом (у ламп)
  • Каскад с общим эмиттером (истоком, катодом) — наиболее распространённый способ включения, позволяет усиливать сигнал по току и напряжению одновременно, сдвигает фазу на 180°, то есть является инвертирующим.
  • Каскад с общей базой (затвором, сеткой) — усиливает только по напряжению, применяется редко, является наиболее высокочастотным, фазу не сдвигает.
  • Каскад с общим коллектором (стоком, анодом) — называется также повторителем (эмиттерным, истоковым, катодным), усиливает ток, оставляя напряжение сигнала равным исходному. Применяется в качестве буферного усилителя. Важными свойствами повторителя являются его высокое входное и низкое выходное сопротивления, фазу не сдвигает.
  • Каскад с распределенной нагрузкой — каскад, занимающий промежуточное положение между схемой включения с общим эмиттером и общим коллектором. Как вариант каскада с распределенной нагрузкой, выходной каскад усилителя мощности «двухподвес». Важными свойствами являются задаваемый элементами схемы фиксированный коэффициент усиления по напряжению и низкие нелинейные искажения. Выходной сигнал дифференциальный.
• Каскодный усилитель — усилитель, содержащий два активных элемента, первый из которых включен по схеме с общим эмиттером (истоком, катодом), а второй — по схеме с общей базой (затвором, сеткой). Каскодный усилитель обладает повышенной стабильностью работы и малой входной ёмкостью. Название усилителя произошло от словосочетания «КАСКад через катОД» (англ. CASCade to cathODE)^[1]
• Каскады усиления могут быть однотактными и двухтактными.
  • Однотактный усилитель — усилитель, в котором входной сигнал поступает во входную цепь одного усилительного элемента или одной группы элементов, соединённых параллельно.
  • Двухтактный усилитель — усилитель, в котором входной сигнал поступает одновременно во входные цепи двух усилительных элементов или двух групп усилительных элементов, соединённых параллельно, со сдвигом по фазе на 180°.

Режимы (классы) мощных усилительных каскадов

• Особенности выбора режима мощных каскадов связаны с задачами повышения экономичности питания и уменьшения нелинейных искажений.
• В зависимости от способа размещения начальной рабочей точки усилительного прибора на статических и динамических характеристиках различают следующие режимы усиления

Классификация

Аналоговые усилители и цифровые усилители

• В аналоговых усилителях аналоговый входной сигнал без цифрового преобразования усиливается аналоговыми усилительными каскадами.
  Выходной аналоговый сигнал без цифрового преобразования подаётся на аналоговую нагрузку.
• В цифровых усилителях, после аналогового усиления входного аналогового сигнала аналоговыми усилительными каскадами до величины достаточной для аналого-цифрового преобразования аналого-цифровым преобразователем (АЦП, ADC) происходит аналого-цифровое преобразование аналоговой величины (напряжения) в цифровую величину — число (код), соответствующий величине напряжения входного аналогового сигнала. Цифровая величина (число, код) либо непосредственно подаётся через буферные управляющие усилительные каскады на цифровое выходное исполнительное устройство, либо подаётся на мощный цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП, DAC) мощный аналоговый выходной сигнал которого подаётся на аналоговое выходное исполнительное устройство.

Виды усилителей по элементной базе

• Ламповый усилитель — усилитель, усилительными элементами которого служат электронные лампы
• Полупроводниковый усилитель — усилитель, усилительными элементами которого служат полупроводниковые приборы (транзисторы, микросхемы и др. )
• Гибридный усилитель — усилитель, часть каскадов которого собрана на лампах, часть — на полупроводниках
• Квантовый усилитель — устройство для усиления электромагнитных волн за счёт вынужденного излучения возбуждённых атомов, молекул или ионов.

Виды усилителей по диапазону частот

• Усилитель постоянного тока (УПТ) — усилитель медленно меняющихся входных напряжений или токов, нижняя граничная частота которых равна нулю. Применяется в автоматике, измерительной и аналоговой вычислительной технике.
• Усилитель низкой частоты (УНЧ, усилитель звуковой частоты, УЗЧ) — усилитель, предназначенный для работы в области звукового диапазона частот (иногда также и нижней части ультразвукового, до 200 кГц). Используется преимущественно в технике звукозаписи, звуковоспроизведения, а также в автоматике, измерительной и аналоговой вычислительной технике.
• Усилитель высокой частоты (УВЧ, усилитель радиочастоты, УРЧ) — усилитель сигналов на частотах радиодиапазона. Применяется преимущественно в радиоприёмных и радиопередающих устройствах в радиосвязи, радио- и телевизионного вещания, радиолокации, радионавигации и радиоастрономии, а также в измерительной технике и автоматике
• Импульсный усилитель — усилитель, предназначенный для усиления импульсов тока или напряжения с минимальными искажениями их формы. Входной сигнал изменяется настолько быстро, что переходные процессы в усилителе являются определяющими при нахождении формы сигнала на выходе. Основной характеристикой является импульсная передаточная характеристика усилителя. Импульсные усилители имеют очень большую полосу пропускания: верхняя граничная частота нескольких сотен килогерц — нескольких мегагерц, нижняя граничная частота обычно от нуля герц, но иногда от нескольких десятков герц, в этом случае постоянная составляющая на выходе усилителя восстанавливается искусственно. Для точной передачи формы импульсов усилители должны иметь очень малые фазовые и динамические искажения. Поскольку, как правило, входное напряжение в таких усилителях снимается с широтно-импульсных модуляторов (ШИМ), выходная мощность которых составляет десятки милливатт, то они должны иметь очень большой коэффициент усиления по мощности. Применяются в импульсных устройствах радиолокации, радионавигации, автоматики и измерительной техники.

Виды усилителей по полосе частот

• Широкополосный (апериодический) усилитель — усилитель, дающий одинаковое усиление в широком диапазоне частот
• Полосовой усилитель — усилитель, работающий при фиксированной средней частоте спектра сигнала и приблизительно одинаково усиливающий сигнал в заданной полосе частот
• Селективный усилитель — усилитель, у которого коэффициент усиления максимален в узком диапазоне частот и минимален за его пределами

Виды усилителей по типу нагрузки

• с резистивной;
• с ёмкостной;
• с индуктивной;
• с резонансной.

Специальные виды усилителей

• Дифференциальный усилитель — усилитель, выходной сигнал которого пропорционален разности двух входных сигналов, имеет два входа и, как правило, симметричный выход.
• Операционный усилитель — многокаскадный усилитель постоянного тока с большими коэффициентом усиления и входным сопротивлением, дифференциальным входом и несимметричным выходом с малым выходным сопротивлением, предназначенный для работы в устройствах с глубокой отрицательной обратной связью.
• Инструментальный усилитель — предназначен для задач, требующих прецизионного усиления с высокой точностью передачи сигнала
• Масштабный усилитель — усилитель, изменяющий уровень аналового сигнала в заданное число раз с высокой точностью
• Логарифмический усилитель — усилитель, выходной сигнал которого приблизительно пропорционален логарифму входного сигнала
• Квадратичный усилитель — усилитель, выходной сигнал которого приблизительно пропорционален квадрату входного сигнала
• Интегрирующий усилитель — усилитель, сигнал на выходе которого пропорционален интегралу от входного сигнала
• Инвертирующий усилитель — усилитель, изменяющий фазу гармонического сигнала на 180° или полярность импульсного сигнала на противоположную (инвертор)
• Парафазный (фазоинверсный) усилитель — усилитель, применяемый для формирования двух противофазных напряжений
• Малошумящий усилитель — усилитель, в котором приняты специальные меры для снижения уровня собственных шумов, способных вуалировать усиливаемый слабый сигнал
• Изолирующий усилитель — усилитель, в котором входные и выходные цепи гальванически изолированы. Служит для защиты от высокого напряжения, которое может быть подано на входные цепи, и для защиты от помех, распространяющихся по цепям заземления

Некоторые функциональные виды усилителей

• Предварительный усилитель (предусилитель) — усилитель, предназначенный для усиления сигнала до величины, необходимой для нормальной работы оконечного усилителя.
• Оконечный усилитель (усилитель мощности) — усилитель, обеспечивающий при определённой внешней нагрузке усиление мощности электромагнитных колебаний до заданного значения.
• Усилитель промежуточный частоты (УПЧ) — узкополосный усилитель сигнала определённой частоты (456 кГц, 465 кГц, 4 МГц, 5,5 МГц, 6,5 МГц, 10,7 МГц и др.), поступающего с преобразователя частоты радиоприёмника.
• Резонансный усилитель — усилитель сигналов с узким спектром частот, лежащих в полосе пропускания резонансной цепи, являющейся его нагрузкой.
• Видеоусилитель — импульсный усилитель, предназначенный для усиления видеоимпульсов сложной формы, широкого спектрального состава. Несмотря на название, применяется не только в видео- и телевизионной технике, но и в радиолокации, обработке сигналов с различных детекторов, модемах, и др. Принципиальной особенностью данного усилителя является работоспособность вплоть до 0 Гц (постоянный ток). Также сигнал данного спектра обычно называют видеосигналом, даже если он не имеет никакого отношения к передаче изображения.
• Усилитель магнитной записи — усилитель, нагруженный на записывающую магнитную головку.
• Микрофонный усилитель — усилитель электрических сигналов звуковых частот, поступающих с микрофона, до значения, при котором их можно обрабатывать и регулировать.
• Усилитель-корректор (корректирующий усилитель) — электронное устройство для изменения параметров видео- или аудиосигнала. Усилитель-корректор видеосигнала, например, даёт возможность регулировки насыщенности цвета, цветового тона, яркости, контрастности и разрешения, усилитель-корректор аудиосигнала предназначен для усиления и коррекции сигналов от звукоснимателя проигрывателя граммофонных пластинок, бывают и другие виды усилителей-корректоров.

Усилители в качестве самостоятельных устройств

• Усилители звуковой частоты
  • Усилители звуковой частоты для систем проводного вещания.
  • Усилители звуковой частоты для озвучивания открытых и закрытых пространств.
  • Бытовые усилители звуковой частоты . В этой группе устройств наибольший интерес представляют усилители высокой верности воспроизведения Ні-Fi и наивысшей верности high end. Различаются усилители предварительные, оконечные (усилители мощности) и полные, сочетающие в себе свойства предварительных и оконечных.
• Измерительные усилители — предназначены для усиления сигналов в измерительных целях.
  • Усилители биопотенциалов — разновидность измерительных усилителей, используются в электрофизиологии.
• Антенные усилители — предназначены для измерений слабых сигналов с антенны перед подачей их на вход радиоприёмника, бывают двунаправленные усилители (для приёмопередающих устройств), они усиливают также сигнал, поступающий с оконечного каскада передатчика на антенну. Антенный усилитель устанавливается обычно непосредственно на антенне или поблизости от неё.

Основные нормируемые параметры

• Диапазон частот
• Коэффициент усиления
• Неравномерность АЧХ
• Чувствительность
• Уровень шума
• Коэффициент нелинейных искажений
• Входное сопротивление
• Выходное сопротивление
• Максимальное выходное напряжение
• Максимальная выходная мощность

См. также

• Генератор сигналов
• Критерий устойчивости Найквиста — Михайлова
• Применение операционных усилителей

Примечания

1. ↑ Hickman, R. W. and Hunt, F. V., «On Electronic Voltage Stabilizers, » Review of Scientific Instruments, vol. 10, p. 6-21 (January 1939)

Литература

• Симонов Ю. Л. Усилители промежуточной частоты. — М.: Советское радио, 1973
• Букреев С. С. Транзисторные усилители низкой частоты с обратной связью. — М. : Советское радио, 1972
• Войшвилло Г. В. Усилительные устройства: Учебник для вузов. 2-е изд. — М.: Радио и связь. 1983
• Справочник по радиоэлектронным устройствам: Т. 1 / Под ред. Д. П. Линде — М.: Энергия, 1978
• Рамм Г. С. Электронные усилители.
• Шамшин В. Г. История технических средств коммуникации, 2003.

Нормативно-техническая документация

• ГОСТ 23849-87. Аппаратура радиоэлектронная бытовая. Методы измерения электрических параметров усилителей сигналов звуковой частоты.
• ГОСТ 24388-88. Усилители сигналов звуковой частоты бытовые. Общие технические условия.
• ГОСТ 29180-91. Совместимость технических средств электромагнитная. Приборы СВЧ. Усилители малошумящие. Параметры и характеристики. Методы измерений.
• ОСТ4-203.007-84. Аппаратура для озвучивания открытых и закрытых пространств. Усилители звуковой частоты. Общие технические условия.
• ОСТ45-138-99. Усилители оконечные звуковой частоты станций проводного вещания. Основные параметры. Методы измерений.
• IEC 60527(1975). Усилители постоянного тока. Характеристики и методы испытаний.
• IEC 60581-6(1979). Акустическая аппаратура и системы высокой верности воспроизведения (Ні-Fi). Минимальные требования к параметрам. Часть 6. Усилители.
• IEC 61305-3(1995). Аудиоаппаратура и аудиосистемы с высокой верностью воспроизведения бытовые. Методы измерения и установления рабочих характеристик. Часть 3: Усилители.
• IEC 60268-3(2000). Оборудование звуковых систем. Часть 3. Усилители.

Ссылки

• Усилители высокой частоты нового поколения
• Антенный усилитель метровых волн
• Электронные усилители

Электронный усилитель | это… Что такое Электронный усилитель?

Электронный усилитель — усилитель электрических сигналов, в усилительных элементах которого используется явление электрической проводимости в газах, вакууме и полупроводниках. Электронный усилитель может представлять собой как самостоятельное устройство, так и блок (функциональный узел) в составе какой-либо аппаратуры — радиоприёмника, магнитофона, измерительного прибора и т.  д.

Содержание 1 История 2 Устройство и принцип действия 2.1 Структура усилителя 2.2 Каскады усиления 2.3 Режимы (классы) мощных усилительных каскадов 3 Классификация 3.1 Аналоговые усилители и цифровые усилители 3.2 Виды усилителей по элементной базе 3.3 Виды усилителей по диапазону частот 3.4 Виды усилителей по полосе частот 3.5 Виды усилителей по типу нагрузки 3.6 Специальные виды усилителей 3.7 Некоторые функциональные виды усилителей 3.8 Усилители в качестве самостоятельных устройств 4 Основные нормируемые параметры 5 См. также 6 Примечания 7 Литература 8 Ссылки

История

• 1904 год — Ли де Форест на основе созданной им электронной лампы — триода разработал устройство усиления электрических сигналов (усилитель), состоящий из нелинейного элемента (лампы) и статического сопротивления Ra, включенного в анодную цепь.
• 1932 год — Гарри Найквист определил условия устойчивости (способности работать без самовозбуждения) усилителей, охваченных отрицательной обратной связью.
• 1942 год — в США построен первый операционный усилитель — усилитель постоянного тока с симметричным (дифференциальным) входом и значительным собственным коэффициентом усиления (более 1000) как самостоятельное изделие. Основным назначением данного класса усилителей стало его использование в аналоговых вычислительных устройствах для выполнения математических операций над электрическими сигналами. Отсюда его первоначальное название — решающий.

Устройство и принцип действия

УНЧ с обратной связью. Типичная схема

Структура усилителя

• Усилитель представляет собой в общем случае последовательность каскадов усиления (бывают и однокаскадные усилители), соединённых между собой прямыми связями
• В большинстве усилителей кроме прямых присутствуют и обратные связи (межкаскадные и внутрикаскадные). Отрицательные обратные связи позволяют улучшить стабильность работы усилителя и уменьшить частотные и нелинейные искажения сигнала. В некоторых случаях обратные связи включают термозависимые элементы (термисторы, позисторы) — для температурной стабилизации усилителя или частотнозависимые элементы — для выравнивания частотной характеристики
• Некоторые усилители (обычно УВЧ радиоприёмных и радиопередающих устройств) оснащены системами автоматической регулировки усиления (АРУ) или автоматической регулировки мощности (АРМ). Эти системы позволяют поддерживать приблизительно постоянный средний уровень выходного сигнала при изменениях уровня входного сигнала.
• Между каскадами усилителя, а также в его входных и выходных цепях, могут включаться аттенюаторы или потенциометры — для регулировки усиления, фильтры — для формирования заданной частотной характеристики и различные функциональные устройства — нелинейные и др.
• Как и в любом активном устройстве в усилителе также присутствует источник первичного или вторичного электропитания (если усилитель представляет собой самостоятельное устройство) или цепи, через которые питающие напряжения подаются с отдельного блока питания.

Каскады усиления

• Каскад усиления — ступень усилителя, содержащая один или несколько усилительных элементов, цепи нагрузки и связи с предыдущими или последующими ступенями.
• В качестве усилительных элементов обычно используются электронные лампы или транзисторы (биполярные, полевые), иногда, в некоторых специальных случаях, могут применяться и двухполюсники, например, туннельные диоды (используется свойство отрицательного сопротивления) и др. Полупроводниковые усилительные элементы (а иногда и вакуумные) могут быть не только дискретными (отдельными) но и интегральными (в составе микросхем), часто в одной микросхеме реализуется полностью законченный усилитель.
• В зависимости от способа включения усилительного элемента различаются каскады с общей базой, общим эмиттером, общим коллектором (эмиттерный повторитель) (у биполярного транзистора), с общим затвором, общим истоком, общим стоком (истоковый повторитель) (у полевого транзистора) и с общей сеткой, общим катодом, общим анодом (у ламп)
  • Каскад с общим эмиттером (истоком, катодом) — наиболее распространённый способ включения, позволяет усиливать сигнал по току и напряжению одновременно, сдвигает фазу на 180°, то есть является инвертирующим.
  • Каскад с общей базой (затвором, сеткой) — усиливает только по напряжению, применяется редко, является наиболее высокочастотным, фазу не сдвигает.
  • Каскад с общим коллектором (стоком, анодом) — называется также повторителем (эмиттерным, истоковым, катодным), усиливает ток, оставляя напряжение сигнала равным исходному. Применяется в качестве буферного усилителя. Важными свойствами повторителя являются его высокое входное и низкое выходное сопротивления, фазу не сдвигает.
  • Каскад с распределенной нагрузкой — каскад, занимающий промежуточное положение между схемой включения с общим эмиттером и общим коллектором. Как вариант каскада с распределенной нагрузкой, выходной каскад усилителя мощности «двухподвес». Важными свойствами являются задаваемый элементами схемы фиксированный коэффициент усиления по напряжению и низкие нелинейные искажения. Выходной сигнал дифференциальный.
• Каскодный усилитель — усилитель, содержащий два активных элемента, первый из которых включен по схеме с общим эмиттером (истоком, катодом), а второй — по схеме с общей базой (затвором, сеткой). Каскодный усилитель обладает повышенной стабильностью работы и малой входной ёмкостью. Название усилителя произошло от словосочетания «КАСКад через катОД» (англ. CASCade to cathODE)^[1]
• Каскады усиления могут быть однотактными и двухтактными.
  • Однотактный усилитель — усилитель, в котором входной сигнал поступает во входную цепь одного усилительного элемента или одной группы элементов, соединённых параллельно.
  • Двухтактный усилитель — усилитель, в котором входной сигнал поступает одновременно во входные цепи двух усилительных элементов или двух групп усилительных элементов, соединённых параллельно, со сдвигом по фазе на 180°.

Режимы (классы) мощных усилительных каскадов

• Особенности выбора режима мощных каскадов связаны с задачами повышения экономичности питания и уменьшения нелинейных искажений.
• В зависимости от способа размещения начальной рабочей точки усилительного прибора на статических и динамических характеристиках различают следующие режимы усиления

Классификация

Аналоговые усилители и цифровые усилители

• В аналоговых усилителях аналоговый входной сигнал без цифрового преобразования усиливается аналоговыми усилительными каскадами. Выходной аналоговый сигнал без цифрового преобразования подаётся на аналоговую нагрузку.
• В цифровых усилителях, после аналогового усиления входного аналогового сигнала аналоговыми усилительными каскадами до величины достаточной для аналого-цифрового преобразования аналого-цифровым преобразователем (АЦП, ADC) происходит аналого-цифровое преобразование аналоговой величины (напряжения) в цифровую величину — число (код), соответствующий величине напряжения входного аналогового сигнала. Цифровая величина (число, код) либо непосредственно подаётся через буферные управляющие усилительные каскады на цифровое выходное исполнительное устройство, либо подаётся на мощный цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП, DAC) мощный аналоговый выходной сигнал которого подаётся на аналоговое выходное исполнительное устройство.

Виды усилителей по элементной базе

• Ламповый усилитель — усилитель, усилительными элементами которого служат электронные лампы
• Полупроводниковый усилитель — усилитель, усилительными элементами которого служат полупроводниковые приборы (транзисторы, микросхемы и др. )
• Гибридный усилитель — усилитель, часть каскадов которого собрана на лампах, часть — на полупроводниках
• Квантовый усилитель — устройство для усиления электромагнитных волн за счёт вынужденного излучения возбуждённых атомов, молекул или ионов.

Виды усилителей по диапазону частот

• Усилитель постоянного тока (УПТ) — усилитель медленно меняющихся входных напряжений или токов, нижняя граничная частота которых равна нулю. Применяется в автоматике, измерительной и аналоговой вычислительной технике.
• Усилитель низкой частоты (УНЧ, усилитель звуковой частоты, УЗЧ) — усилитель, предназначенный для работы в области звукового диапазона частот (иногда также и нижней части ультразвукового, до 200 кГц). Используется преимущественно в технике звукозаписи, звуковоспроизведения, а также в автоматике, измерительной и аналоговой вычислительной технике.
• Усилитель высокой частоты (УВЧ, усилитель радиочастоты, УРЧ) — усилитель сигналов на частотах радиодиапазона. Применяется преимущественно в радиоприёмных и радиопередающих устройствах в радиосвязи, радио- и телевизионного вещания, радиолокации, радионавигации и радиоастрономии, а также в измерительной технике и автоматике
• Импульсный усилитель — усилитель, предназначенный для усиления импульсов тока или напряжения с минимальными искажениями их формы. Входной сигнал изменяется настолько быстро, что переходные процессы в усилителе являются определяющими при нахождении формы сигнала на выходе. Основной характеристикой является импульсная передаточная характеристика усилителя. Импульсные усилители имеют очень большую полосу пропускания: верхняя граничная частота нескольких сотен килогерц — нескольких мегагерц, нижняя граничная частота обычно от нуля герц, но иногда от нескольких десятков герц, в этом случае постоянная составляющая на выходе усилителя восстанавливается искусственно. Для точной передачи формы импульсов усилители должны иметь очень малые фазовые и динамические искажения. Поскольку, как правило, входное напряжение в таких усилителях снимается с широтно-импульсных модуляторов (ШИМ), выходная мощность которых составляет десятки милливатт, то они должны иметь очень большой коэффициент усиления по мощности. Применяются в импульсных устройствах радиолокации, радионавигации, автоматики и измерительной техники.

Виды усилителей по полосе частот

• Широкополосный (апериодический) усилитель — усилитель, дающий одинаковое усиление в широком диапазоне частот
• Полосовой усилитель — усилитель, работающий при фиксированной средней частоте спектра сигнала и приблизительно одинаково усиливающий сигнал в заданной полосе частот
• Селективный усилитель — усилитель, у которого коэффициент усиления максимален в узком диапазоне частот и минимален за его пределами

Виды усилителей по типу нагрузки

• с резистивной;
• с ёмкостной;
• с индуктивной;
• с резонансной.

Специальные виды усилителей

• Дифференциальный усилитель — усилитель, выходной сигнал которого пропорционален разности двух входных сигналов, имеет два входа и, как правило, симметричный выход.
• Операционный усилитель — многокаскадный усилитель постоянного тока с большими коэффициентом усиления и входным сопротивлением, дифференциальным входом и несимметричным выходом с малым выходным сопротивлением, предназначенный для работы в устройствах с глубокой отрицательной обратной связью.
• Инструментальный усилитель — предназначен для задач, требующих прецизионного усиления с высокой точностью передачи сигнала
• Масштабный усилитель — усилитель, изменяющий уровень аналового сигнала в заданное число раз с высокой точностью
• Логарифмический усилитель — усилитель, выходной сигнал которого приблизительно пропорционален логарифму входного сигнала
• Квадратичный усилитель — усилитель, выходной сигнал которого приблизительно пропорционален квадрату входного сигнала
• Интегрирующий усилитель — усилитель, сигнал на выходе которого пропорционален интегралу от входного сигнала
• Инвертирующий усилитель — усилитель, изменяющий фазу гармонического сигнала на 180° или полярность импульсного сигнала на противоположную (инвертор)
• Парафазный (фазоинверсный) усилитель — усилитель, применяемый для формирования двух противофазных напряжений
• Малошумящий усилитель — усилитель, в котором приняты специальные меры для снижения уровня собственных шумов, способных вуалировать усиливаемый слабый сигнал
• Изолирующий усилитель — усилитель, в котором входные и выходные цепи гальванически изолированы. Служит для защиты от высокого напряжения, которое может быть подано на входные цепи, и для защиты от помех, распространяющихся по цепям заземления

Некоторые функциональные виды усилителей

• Предварительный усилитель (предусилитель) — усилитель, предназначенный для усиления сигнала до величины, необходимой для нормальной работы оконечного усилителя.
• Оконечный усилитель (усилитель мощности) — усилитель, обеспечивающий при определённой внешней нагрузке усиление мощности электромагнитных колебаний до заданного значения.
• Усилитель промежуточный частоты (УПЧ) — узкополосный усилитель сигнала определённой частоты (456 кГц, 465 кГц, 4 МГц, 5,5 МГц, 6,5 МГц, 10,7 МГц и др.), поступающего с преобразователя частоты радиоприёмника.
• Резонансный усилитель — усилитель сигналов с узким спектром частот, лежащих в полосе пропускания резонансной цепи, являющейся его нагрузкой.
• Видеоусилитель — импульсный усилитель, предназначенный для усиления видеоимпульсов сложной формы, широкого спектрального состава. Несмотря на название, применяется не только в видео- и телевизионной технике, но и в радиолокации, обработке сигналов с различных детекторов, модемах, и др. Принципиальной особенностью данного усилителя является работоспособность вплоть до 0 Гц (постоянный ток). Также сигнал данного спектра обычно называют видеосигналом, даже если он не имеет никакого отношения к передаче изображения.
• Усилитель магнитной записи — усилитель, нагруженный на записывающую магнитную головку.
• Микрофонный усилитель — усилитель электрических сигналов звуковых частот, поступающих с микрофона, до значения, при котором их можно обрабатывать и регулировать.
• Усилитель-корректор (корректирующий усилитель) — электронное устройство для изменения параметров видео- или аудиосигнала. Усилитель-корректор видеосигнала, например, даёт возможность регулировки насыщенности цвета, цветового тона, яркости, контрастности и разрешения, усилитель-корректор аудиосигнала предназначен для усиления и коррекции сигналов от звукоснимателя проигрывателя граммофонных пластинок, бывают и другие виды усилителей-корректоров.

Усилители в качестве самостоятельных устройств

• Усилители звуковой частоты
  • Усилители звуковой частоты для систем проводного вещания.
  • Усилители звуковой частоты для озвучивания открытых и закрытых пространств.
  • Бытовые усилители звуковой частоты . В этой группе устройств наибольший интерес представляют усилители высокой верности воспроизведения Ні-Fi и наивысшей верности high end. Различаются усилители предварительные, оконечные (усилители мощности) и полные, сочетающие в себе свойства предварительных и оконечных.
• Измерительные усилители — предназначены для усиления сигналов в измерительных целях.
  • Усилители биопотенциалов — разновидность измерительных усилителей, используются в электрофизиологии.
• Антенные усилители — предназначены для измерений слабых сигналов с антенны перед подачей их на вход радиоприёмника, бывают двунаправленные усилители (для приёмопередающих устройств), они усиливают также сигнал, поступающий с оконечного каскада передатчика на антенну. Антенный усилитель устанавливается обычно непосредственно на антенне или поблизости от неё.

Основные нормируемые параметры

• Диапазон частот
• Коэффициент усиления
• Неравномерность АЧХ
• Чувствительность
• Уровень шума
• Коэффициент нелинейных искажений
• Входное сопротивление
• Выходное сопротивление
• Максимальное выходное напряжение
• Максимальная выходная мощность

См. также

• Генератор сигналов
• Критерий устойчивости Найквиста — Михайлова
• Применение операционных усилителей

Примечания

1. ↑ Hickman, R. W. and Hunt, F. V., «On Electronic Voltage Stabilizers, » Review of Scientific Instruments, vol. 10, p. 6-21 (January 1939)

Литература

• Симонов Ю. Л. Усилители промежуточной частоты. — М.: Советское радио, 1973
• Букреев С. С. Транзисторные усилители низкой частоты с обратной связью. — М. : Советское радио, 1972
• Войшвилло Г. В. Усилительные устройства: Учебник для вузов. 2-е изд. — М.: Радио и связь. 1983
• Справочник по радиоэлектронным устройствам: Т. 1 / Под ред. Д. П. Линде — М.: Энергия, 1978
• Рамм Г. С. Электронные усилители.
• Шамшин В. Г. История технических средств коммуникации, 2003.

Нормативно-техническая документация

• ГОСТ 23849-87. Аппаратура радиоэлектронная бытовая. Методы измерения электрических параметров усилителей сигналов звуковой частоты.
• ГОСТ 24388-88. Усилители сигналов звуковой частоты бытовые. Общие технические условия.
• ГОСТ 29180-91. Совместимость технических средств электромагнитная. Приборы СВЧ. Усилители малошумящие. Параметры и характеристики. Методы измерений.
• ОСТ4-203.007-84. Аппаратура для озвучивания открытых и закрытых пространств. Усилители звуковой частоты. Общие технические условия.
• ОСТ45-138-99. Усилители оконечные звуковой частоты станций проводного вещания. Основные параметры. Методы измерений.
• IEC 60527(1975). Усилители постоянного тока. Характеристики и методы испытаний.
• IEC 60581-6(1979). Акустическая аппаратура и системы высокой верности воспроизведения (Ні-Fi). Минимальные требования к параметрам. Часть 6. Усилители.
• IEC 61305-3(1995). Аудиоаппаратура и аудиосистемы с высокой верностью воспроизведения бытовые. Методы измерения и установления рабочих характеристик. Часть 3: Усилители.
• IEC 60268-3(2000). Оборудование звуковых систем. Часть 3. Усилители.

Ссылки

• Усилители высокой частоты нового поколения
• Антенный усилитель метровых волн
• Электронные усилители

Что такое усилитель? — Определение из WhatIs.com

К

• Участник TechTarget

Что такое усилитель?

Усилитель — это электронное устройство, которое увеличивает напряжение, силу тока или мощность сигнала. Усилители используются в беспроводной связи и радиовещании, а также в звуковом оборудовании всех видов. Их можно разделить на усилители слабого сигнала или усилители мощности .

Типы усилителей

• Усилители слабого сигнала используются в основном в беспроводных приемниках. Они также используются в акустических звукоснимателях, магнитофонных проигрывателях и проигрывателях компакт-дисков. Усилитель слабого сигнала предназначен для работы с чрезвычайно слабыми входными сигналами, в некоторых случаях измеряемыми всего в несколько нановольт (единицы 10 ^-9 вольт). Такие усилители должны генерировать минимальный внутренний шум при значительном увеличении напряжения сигнала. Наиболее эффективным устройством для этого приложения является полевой транзистор. Спецификация, обозначающая эффективность усилителя слабого сигнала, равна 9.0023 чувствительность , определяемая как количество микровольт (единицы 10 ^-6 вольт) входного сигнала, которые создают определенное отношение выходного сигнала к выходному шуму (обычно 10 к 1).
• Усилители мощности используются в беспроводных передатчиках, широковещательных передатчиках и аудиооборудовании Hi-Fi. Наиболее часто используемым устройством для усиления мощности является биполярный транзистор. Однако электронные лампы, когда-то считавшиеся устаревшими, становятся все более популярными, особенно среди музыкантов. Многие профессиональные музыканты считают, что вакуумная лампа (известная в Англии как «вентиль») обеспечивает превосходную точность воспроизведения.

Два важных аспекта усиления мощности: выходная мощность и эффективность . Выходная мощность измеряется в ваттах или киловаттах. Эффективность — это отношение выходной мощности сигнала к общей потребляемой мощности (мощность, потребляемая от источника питания или батареи). Это значение всегда меньше 1. Обычно оно выражается в процентах. В звуковых приложениях усилители мощности имеют КПД от 30 до 50 процентов. В передатчиках беспроводной связи и вещания эффективность колеблется от 50 до 70 процентов. В Hi-Fi аудио усилителях мощности, искажение также является важным фактором. Это мера степени, в которой выходной сигнал является точным воспроизведением входного сигнала. Как правило, чем ниже искажения, тем выше точность воспроизведения звука.

Последнее обновление: декабрь 2021 г.

Продолжить чтение Об усилителе

• Что такое эрбиевый усилитель? — Определение из WhatIs.com

• Что такое коэффициент усиления (усиления)? — Определение из WhatIs.com

управление мобильными устройствами

Программное обеспечение

для управления мобильными устройствами (MDM) позволяет ИТ-администраторам контролировать, защищать и применять политики на смартфонах, планшетах и ​​других конечных устройствах.

Сеть

• коаксиальный кабель

  Коаксиальный кабель — это тип медного кабеля, специально изготовленного с металлическим экраном и другими компонентами, предназначенными для блокирования сигнала . ..

• мегагерц (МГц)

  Мегагерц (МГц) — это множитель, равный одному миллиону герц (106 Гц). Герц — стандартная единица измерения частоты в …

• Стандарты беспроводной связи IEEE 802

  IEEE 802 — это набор сетевых стандартов, которые охватывают спецификации физического уровня и уровня канала передачи данных для таких технологий, как…

Безопасность

• SOAR (организация безопасности, автоматизация и реагирование)

  Управление безопасностью, автоматизация и реагирование, или SOAR, представляет собой набор совместимых программ, который позволяет организации…

• цифровая подпись

  Цифровая подпись — это математический метод, используемый для проверки подлинности и целостности сообщения, программного обеспечения или цифрового…

• судо (су ‘делать’)

  Sudo — это утилита командной строки для Unix и операционных систем на базе Unix, таких как Linux и macOS.

ИТ-директор

• хорошие навыки

  Твердые навыки — это определенные способности, способности и наборы навыков, которыми человек может обладать и демонстрировать взвешенно.

• управление корпоративными проектами (EPM)

  Управление корпоративными проектами (EPM) представляет собой профессиональные практики, процессы и инструменты, используемые для управления несколькими …

• Управление портфелем проектов: руководство для начинающих

  Управление портфелем проектов — это формальный подход, используемый организациями для выявления, определения приоритетов, координации и мониторинга проектов …

HRSoftware

• пассивный кандидат

  Пассивный кандидат (пассивный кандидат на работу) — это любой работник, который не ищет работу активно.

• проверка сотрудников

  Проверка сотрудников — это процесс проверки, проводимый работодателями для проверки биографических данных и проверки информации о новом. ..

• Эффект хоторна

  Эффект Хоторна — это изменение поведения участников исследования в ответ на их знание о том, что они …

Служба поддержки клиентов

• квалифицированный маркетолог лид (MQL)

  Квалифицированный маркетолог (MQL) — это посетитель веб-сайта, уровень вовлеченности которого указывает на то, что он может стать клиентом.

• автоматизация маркетинга

  Автоматизация маркетинга — это тип программного обеспечения, которое позволяет компаниям эффективно ориентироваться на клиентов с помощью автоматизированного маркетинга …

• успех клиента

  Успех клиента — это стратегия, направленная на то, чтобы продукция компании соответствовала потребностям клиента.

Усилители

• Раздел 1.0 Основы усилителей.
•   • Типовые функции усилителей в электронных системах.
•   • Графические изображения усилителей.
•   • Применение усилителя и типы сигналов.
• Раздел 1.1 Параметры усилителя.
• Типовые параметры усилителя.
•   • Усиление, Частотная характеристика, Полоса пропускания, Входное и выходное сопротивление, Фазовый сдвиг, Обратная связь.
• Раздел 1.2 Смещение класса A.
•   • Смещение общего истока биполярного транзистора с общим эмиттером и полевого транзистора.
•   • Излучатель, стабилизация постоянного тока и температуры.
•   • Смещение класса A.
•   • Входные и выходные характеристики с общим эмиттером.
• Раздел 1.3 Усиление и децибелы.
•   • Усиление.
•   • Логарифмические шкалы.
•   • Указание напряжения и мощности в дБ.
•   • Общие значения дБ.
• Раздел 1.4 Пропускная способность.
•   • Типичные кривые отклика.
•   • Факторы, влияющие на пропускную способность.
• Раздел 1.5 Тест по основам усилителя.
•   • Проверьте свои знания об усилителях

Знакомство с усилителями

Усилитель используется для увеличения амплитуды сигнала без изменения других параметров сигнала, таких как частота или форма сигнала. Они являются одной из наиболее часто используемых схем в электронике и выполняют множество функций во многих электронных системах.

Рис. 1.0.1 Общий символ усилителя, используемый на системных схемах

Общий символ усилителя показан на рис. 1.0.1. Символ не дает подробностей о типе описываемого усилителя, но можно предположить направление потока сигнала (как поток слева направо на диаграмме). Усилители разных типов также часто описываются на системных или блок-схемах по имени.

Усилители как части больших электронных систем

Например, посмотрите на блок-схему аналогового ТВ-приемника на рис. 1.0.2 и посмотрите, сколько отдельных каскадов (выделено зеленым цветом), составляющих телевизор, являются усилителями. Также обратите внимание, что названия указывают на тип используемого усилителя. В некоторых случаях показанные блоки являются настоящими усилителями, а в других случаях усилитель имеет дополнительные компоненты для модификации базовой конструкции усилителя для специальных целей. Этот метод использования относительно простых отдельных электронных схем в качестве «строительных блоков» для создания больших сложных схем является общим для всех электронных систем; даже компьютеры и микропроцессоры состоят из миллионов логических вентилей, которые представляют собой просто специализированные типы усилителей. Поэтому распознавание и понимание основных схем, таких как усилители, является важным шагом в изучении электроники.

Рис. 1.0.

2 Блок-схема аналогового цветного ТВ-приемника

Усилитель можно описать по типу сигнала, который он предназначен для усиления. Обычно это относится к полосе частот, с которой будет работать усилитель, или, в некоторых случаях, к функции, которую они выполняют в электронной системе.

Усилители звуковой частоты

Усилители звуковой частоты используются для усиления сигналов в диапазоне человеческого слуха, примерно от 20 Гц до 20 кГц, хотя некоторые аудиоусилители Hi-Fi расширяют этот диапазон примерно до 100 кГц, в то время как другие усилители звуковой частоты могут ограничивать высокие частоты. ограничение до 15 кГц или меньше.

Усилители напряжения звука используются для усиления сигналов низкого уровня от микрофонов, звукоснимателей с лент и дисков и т. д. С дополнительными схемами они также выполняют такие функции, как тональная коррекция, выравнивание уровней сигналов и микширование с разных входов, они обычно имеют высокий коэффициент усиления по напряжению и выходное сопротивление от среднего до высокого.

Усилители мощности звука используются для приема усиленного входного сигнала от ряда усилителей напряжения, а затем обеспечивают мощность, достаточную для работы громкоговорителей.

И.Ф. Усилители

Усилители промежуточной частоты — это настроенные усилители, используемые в радио, телевидении и радарах. Их цель состоит в том, чтобы обеспечить большую часть усиления напряжения радио-, телевизионного или радиолокационного сигнала до того, как аудио- или видеоинформация, переносимая сигналом, будет отделена (демодулирована) от радиосигнала. Они работают на частоте ниже, чем частота принимаемого радиосигнала, но выше, чем аудио- или видеосигналы, которые в конечном итоге производит система. Частота, на которой I.F. работают усилители, и полоса пропускания усилителя зависит от типа оборудования. Например, в AM-радиоприемниках I.F. усилители работают на частоте около 470 кГц, а их полоса пропускания обычно составляет 10 кГц (от 465 кГц до 475 кГц), в то время как телевизор обычно использует полосу пропускания 6 МГц для ПЧ. сигнал на частоте от 30 до 40 МГц, а в радиолокации может использоваться полоса шириной 10 МГц.

Рис. 1.0.3 FM-радио с усилителями AF, IF и RF.

Р.Ф. Усилители

Радиочастотные усилители — это настроенные усилители, в которых рабочая частота регулируется настроенной схемой. Эта схема может регулироваться или не регулироваться в зависимости от назначения усилителя. Полоса пропускания также зависит от использования и может быть относительно широкой или узкой. Входное сопротивление обычно низкое, как и коэффициент усиления. (Некоторые ВЧ-усилители имеют небольшой коэффициент усиления или вообще не имеют его, но в первую очередь представляют собой буфер между приемной антенной и более поздними схемами, чтобы предотвратить попадание любых нежелательных сигналов высокого уровня от схем приемника на антенну, где они могут повторно передаваться как помехи). Особенностью ВЧ-усилителей, где они используются на самых ранних стадиях приемника, является низкий уровень шума. Важно, чтобы фоновый шум, обычно создаваемый любым электронным устройством, был сведен к минимуму, потому что усилитель будет обрабатывать сигналы очень низкой амплитуды от антенны (мкВ или меньше). По этой причине в этих каскадах часто используются малошумящие полевые транзисторы.

Ультразвуковые усилители

Ультразвуковые усилители представляют собой тип аудиоусилителей, работающих на частотах от 20 кГц до 100 кГц; они обычно предназначены для определенных целей, таких как ультразвуковая очистка, обнаружение усталости металла, ультразвуковое сканирование, системы дистанционного управления и т. д. Каждый тип будет работать в довольно узком диапазоне частот в пределах ультразвукового диапазона.

Широкополосные усилители

Широкополосные усилители должны иметь постоянный коэффициент усиления от постоянного тока до нескольких десятков МГц. Они используются в измерительном оборудовании, таком как осциллографы и т. д., где необходимо точно измерять сигналы в широком диапазоне частот. Из-за чрезвычайно широкой полосы пропускания коэффициент усиления невелик.

Усилители постоянного тока

Усилители постоянного тока используются для усиления постоянного напряжения (0 Гц) или очень низкочастотных сигналов, где важен постоянный уровень сигнала. Они распространены во многих электрических системах управления и измерительных приборах.

Видеоусилители

Видеоусилители представляют собой особый тип широкополосных усилителей, которые также сохраняют постоянный уровень сигнала и используются специально для сигналов, которые должны подаваться на ЭЛТ или другое видеооборудование. Видеосигнал несет всю информацию об изображении в телевизионных, видео- и радиолокационных системах. Полоса пропускания видеоусилителей зависит от использования. В телевизионных приемниках он простирается от 0 Гц (постоянный ток) до 6 МГц и еще шире в радарах.

Буферные усилители

Буферные усилители — широко распространенный специализированный тип усилителей, который можно найти в любой из вышеперечисленных категорий. Они размещаются между двумя другими цепями, чтобы работа одной цепи не влияла на работу другой. (Они ИЗОЛИРУЮТ цепи друг от друга). Часто буферные усилители имеют коэффициент усиления, равный единице, т. е. они фактически не усиливают, так что их выход имеет ту же амплитуду, что и их вход, но буферные усилители имеют очень высокий входной импеданс и низкий выходной импеданс и поэтому могут использоваться в качестве импеданса. согласующее устройство. Это гарантирует, что сигналы не затухают между цепями, как это происходит, когда цепь с высоким выходным сопротивлением подает сигнал непосредственно на другую цепь с низким входным сопротивлением.

Операционные усилители

Операционные усилители (ОУ) были разработаны на основе схем, разработанных для первых аналоговых компьютеров, где они использовались для математических операций, таких как сложение и вычитание. Сегодня они широко используются в форме интегральных схем, где они доступны в одном или нескольких усилителях и часто включаются в сложные интегральные схемы для конкретных приложений.

Конструкция основана на дифференциальном усилителе, который имеет два входа вместо одного и выдает выходной сигнал, пропорциональный разнице между двумя входами. Без отрицательной обратной связи операционные усилители имеют чрезвычайно высокий коэффициент усиления, обычно исчисляемый сотнями тысяч. Применение отрицательной обратной связи увеличивает полосу пропускания операционных усилителей, поэтому они могут работать как широкополосные усилители с полосой пропускания в диапазоне МГц, но снижает их коэффициент усиления. Простая резисторная сеть может применять такую ​​обратную связь извне, а другие внешние сети могут изменять функцию операционных усилителей.

Выходные характеристики усилителей

Усилители используются для увеличения амплитуды напряжения или тока или для увеличения мощности, доступной обычно от сигнала переменного тока. Какой бы ни была задача, есть три категории усилителей, которые относятся к свойствам их выхода;

1. Усилители напряжения.